Сложные системы

Рассматривается сущность учения об экологических функциях почв и геосфер, разработанного учеными МГУ им. М.В. Ломоносова и РАН. Показано его высокое значение для междисциплинарного знания и активизации взаимодействия наук о природе и обществе. Обоснована необходимость развития геоинтегралогии, объединяющей геологию, географию, почвоведение, геоэкономику и др.

Рассматривается динамическая система, полученная в результате применения метода Галеркина ко второй краевой задаче для уравнения Курамото — Цузуки (зависящего от времени обобщенного уравнения Гинзбурга — Ландау). Получена общая схема редукции этой задачи к задаче Коши для системы обыкновенных дифференциальных уравнений; приведено подробное исследование последней для случая трех слагаемых в приближенном решении. Изучены сценарии возникновения хаотического аттрактора в 6-мерном фазовом пространстве при изменении параметров задачи. Обнаружены необычные сценарии возникновения хаоса и усложнения рассматриваемых странных аттракторов.

Во взаимодействии с береговой средой океанов человек действует как консумент высшего порядка, а в метаболическом отношении общество с производственной сферой выступает как мощный источник энергии и разнообразных веществ, включая крайне токсичные. В связи с усилением в последние десятилетия воздействие общества на береговую среду, при анализе последствий воздействия становится недостаточным подход, включающий лишь физические параметры береговой зоны океана, возникает необходимость геоэкологического (системного) подхода к берегам. Устанавливается значимая корреляция между численностью видов макрофауны, а также их разнообразием, с одной стороны, и составом наносов и уклоном пляжа, с другой. Обнаруживается тесная связь урожая рыб с объемом притока пресных вод для лагун и эстуариев. Биопродукционное значение рельефа дна применительно к урожаю рыб статистически определено для всех глубин, начиная со средних глубин Мирового океана, отдельных относительно замкнутых акваторий морей, заканчивая эстуариями, лагунами и тамбаками. Экспериментально показана далеко не тривиальная роль геоморфологических условий в бактериальных процессах. Теоретической основой для проведения антропогенных преобразований в береговой зоне моря в настоящее время служит представление о зависимости баланса наносов в ее пределах от соотношения интенсивности их поступления и потерь, то есть от чисто физических явлений, что представляется недостаточным. Единственным средством избегнуть значительных и неэффективных затрат является переход к новой концепции преобразовательской деятельности человека на берегах, принципиальной основой которой должно быть отношение к береговой зоне океана как к сфере многоцелевого использования, а в центре внимания должна находиться геосистема береговой зоны океана, организованная в интересах максимизации использования энергии, поступающей из многих источников. Именно интересы природной системы, а не узко понимаемые “интересы человека” должны быть поставлены в основу новой концепции взаимодействия человека с береговой средой

Рассматривается интерпретация позиций каркаса комплекса, сформированного в сложной самоорганизующейся системе. Каркас понимается как устойчивая часть комплекса, основой формирования которого служит протоструктура. Последняя является двухкомпонентным образованием, состоит из циклов, задаѐт спектр разрешенных состояний на числовой оси и, предположительно, является первичной для разных природных систем. В частности, протоструктура формирует параметр порядка системы. Каркас представляет собой геометрическую схему, составленную из 27 позиций числовой оси и наделѐнную многочисленными связями. Позиции каркаса интерпретируются с помощью параметра порядка. В приложении модели указанный параметр трактуется как относительный момент количества движения в плоскости эклиптики Солнечной системы. Предлагается объяснение механизма формирования радиуса Солнца, базы изменчивого (скрытого) 11-летнего цикла солнечной активности, а также устойчивого цикла 27 дней. Одновременно анализируется формирование орбит двух тел, а именно кометы Галлея и Хирона. Каркас понимается как ключевая часть системы и база для исследования пространственно-временной структуры солнечной активности. Подгоночные параметры не применяются, модельные результаты соответствуют наблюдательным данным в пределах 0,1%.

Рассматривается одна из ветвей эволюции (развѐртывания) предложенной ранее протоструктуры. Последняя понимается как инструмент самоорганизации объектов вне зависимости от их природы, представляется на числовой оси и, предположительно, моделирует общие свойства пространства-времени. Протоструктура состоит из двух компонент, которые в свою очередь формируются из циклов – систематически повторяющихся наборов отношений. Циклы состоят из узлов – отдельных разрешенных состояний, связанных определѐнными правилами. Наличие или установление связей между компонентами, циклами или узлами понимается как их взаимодействие. Предлагаются принципы, правила и критерии устойчивости при группировке узлов. Рассматривается взаимодействие двух циклов протоструктуры, в результате чего формируется узловой комплекс, устойчивая часть которого именуется каркасом. Анализируются неустойчивости – границы формирования каркаса, а также сам каркас, состоящий из базы и двух крыльев – устойчивого и изменчивого. Модель не содержит подгоночных параметров и ориентирована на выявление жестких связей между узлами каркаса: изменение позиции одного из его узлов приводит к деформации всех остальных узлов группы. Каркас представляет собой устойчивый и способный к дальнейшей эволюции набор позиций. Указывается, что ряд полученных элементов каркаса может быть интерпретирован как спектр разрешенных состояний для параметра порядка системы; другие позиции играют роль центров симметрии. В частности, схема пригодна для объяснения механизма формирования радиуса Солнца и продолжительности циклов активности на его поверхности в плоскости эклиптики.

Выявлены устойчивые и статистически значимые связи межгодовых изменений среднемесячных значений ледовитости в августе и сентябре некоторых районов Арктики, с опережающими их по времени вариациями суммарной продолжительности периодов действия летних элементарных циркуляционных механизмов (ЭЦМ), относящихся к группам меридиональная северная (МС) и меридиональная южная (МЮ). Большинство выявленных районов расположены в Дальневосточном и Тихоокеанском секторах Арктики.

Из детерминированных уравнений сжимаемого осциллирующего эфира, выведенных на основе законов классической механики, получены значения энергетических уровней основного, возбужденных и гидринных состояний атома водорода, являющиеся значениями энергии связи электрона с протоном. Объяснены опыты Штерна-Герлаха, Эйнштейна-де Гааза и Зеемана. Выведены формулы тонкой структуры атома водорода при отсутствии в модели эфира релятивистских эффектов и орбитального движения электрона.

Рассматриваются особенности поведения фотонов в различных экспериментальных ситуациях. Анализируются варианты двухлучевой интерференции одиночного фотона и возможности формирования им стоячей волны, а также трехлучевая интерференция. Наблюдаемые при этом эффекты доказывают отсутствие определенных значений измеряемых величин до момента измерения, причем в последнем случае априори не имеет определенного значения число фотонов в поле, несмотря на то, что система находится в энергетическом состоянии. Рассмотрен также эксперимент, доказывающий отсутствие определенной фазы и разности фаз у фотонов, находящихся в фоковском состоянии, который позволяет более критично относится к различным видам теорий скрытых параметров, в том числе и нелокальных.

Изучалась цитоархитектоника поля 44 речедвигательной зоны коры мозга мужчин в зрелом (19-60 лет), пожилом (61-75 лет) и старческом (старше 75 лет) возрасте. В каждой возрастной группе было изучено по 10 полушарий мозга. Исследование проводилось на непрерывных сериях фронтальных тотальных срезов, окрашенных крезилом фиолетовым по методу Ниссля. Современными морфометрическими методами были изучены ширина коры, площадь профильного поля нейронов слоев III и V, их классовый состав, плотность нейронов и глиоцитов, доля сателлитной глии и нейронов, окруженных ею. Было установлено, что у мужчин пожилого возраста изменение изученных морфометрических характеристик незначительно и преимущественно выражено в проекционном слое V. У мужчин старческого возраста атрофические процессы выражены не только на цитоархитектоническом, но и на макроскопическом уровне. В старческом возрасте выявлены статистически значимые изменения всех изученных морфометрических характеристик, как в слое III, так и в слое V.

Исследуется эволюция спектра разрешенных состояний для системы, в которой отсутствует специфика. Конкретным объектом анализа является формирование параметра порядка системы и её границ. В качестве генератора разрешенных состояний используется протоструктура – двухкомпонентная система отношений, которая представляется на числовой оси и, предположительно, играет роль первичной формы для разных объектов природы. Обе компоненты составлены из циклов - повторяющихся наборов отношений. Показано, как, с одной стороны, взаимодействие циклов, принадлежащих двум разным относительным характеристикам, приводит к возникновению иерархии и параметра порядка. С другой стороны, границы протоструктуры формируются в результате согласования двух её компонент. Для каждой из разрешенных позиций приведено аналитическое выражение.
В приложении рассмотрена часть структуры Солнечной системы в начальной стадии формирования. Структура располагается в плоскости эклиптики и включает планетные орбиты. При этом роль параметра порядка играет относительный момент количества движения. На одной из полученных границ выявленная предельная скорость совпадает со скоростью света в пределах 0,1%. Минимальный модельный радиус системы в два раза меньше гравитационного радиуса Солнца. Для большей части позиций планетных орбит согласие модельных и наблюдательных данных имеет место в пределах, близких к 1%. Указывается, что имеющиеся значительные расхождения, касающиеся, например, пояса астероидов, могут быть преодолены при анализе дальнейших этапов эволюции системы.

Опираясь на достижения постнеклассической науки, авторы предложили рациональную модель познания – обучения и технологию развития - самосозидания субъекта системно-информационной культуры. Утверждается, что второе, рациональное, сознание формируется в процессе опознания универсальных математических абстракций, восстанавливающем их первоначальную очевидность, утраченную наследными теориями. Целью обучения является достижение рациональной самоочевидности научного знания. Технология основана на идеях глоттогонии математического языка и на моделировании знания системным аксиоматическим методом. Системы искусственного интеллекта, поддерживающие личностные онтологические базы знаний, будут способствовать познанию смыслов. В условиях когнитивной революции жизнь индивида проходит в науке. Воспитание личности связано с рациональной самоорганизацией сознания. По мнению авторов, обучение состоит в оснащении сознания индивида математическим языком категорий как основой объективации третьего мира.

Выявлены статистически значимые и устойчивые телеконнекции современных изменений среднемесячных значений ледовитости акваторий, через которые проходит трасса Северного Морского пути, с опережающими их по времени вариациями суммарных продолжительностей периодов преобладания в Северном полушарии Земли Элементарных Циркуляционных Механизмов, которые относятся к группам Меридиональная Южная, Меридиональная Северная и Нарушенная Зональная (по Б. Л. Дзердзеевскому).