Обсуждается абстрактная структура, которая задаёт характеристики планетной системы, как при её зарождении, так и при достижении эволюционной зрелости. Она трактуется как сеть – совокупность безразмерных отношений и состоит из узлов – разрешенных состояний, а также их связей. Названная структура не наделена спецификой конкретных природных объектов, в её позиции может быть вложено разное содержание. Система понимается как часть структуры, у которой выделены границы. Применяется специальная тринитарная методика. Исходно узлы каркаса формируются в пределах отрезка числовой оси 1:2 и размещаются в пределах каркаса – специальной геометрической конструкции, которая позволяет следить за изменениями в сети. Друг за другом реализуется ряд сценариев – последовательностей структурных событий. Первый ориентирован на необратимые изменения и включает два этапа – исходный, где отношения формируются, и конечный, когда в сети распространяется порядок, т. е. вся она строится на основе одного отношения и трактуется как эволюционно зрелая. Второй сценарий опирается на циклические повторения отношений; в его пределах формируется параметр порядка n, объединяющий две относительные характеристики. Этот сценарий позволяет детализировать процессы в пределах единичного отрезка оси. В работе два указанных сценария объединяются. В качестве приложения модели рассматривается формирование структуры планетных орбит в Солнечной системе. Роль параметра порядка n играет относительный момент количества движения – площадь, «заметаемая» в единицу времени движущимся по круговой орбите телом при нормировке на первую орбиту. Параметр n является аналогом главного квантового числа в волновой механике. Дискретные позиции параметра n задают как периоды обращения планет, так и планетные расстояния в плоскости эклиптики. Исходно в системе присутствуют Меркурий, Венера, Земля, Марс, Фаэтон (условно), Юпитер, Сатурн, Хирон, Уран и Плутон. В эволюционно зрелой системе появляется Нептун. В среднем диапазон, в котором происходят эволюционные изменения n, составляет 1,021. Модель позволяет кратко и достаточно наглядно представить процесс сборки планетной системы.
Предлагается идея, согласно которой целесообразно обсуждать абстрактную структуру, задающую массы в пределах Солнечной системы, как при её зарождении, так и при достижении эволюционной зрелости. Структура трактуется как сеть – совокупность безразмерных отношений, она состоит из узлов – разрешенных состояний, а также их связей – правил, обеспечивающих устойчивость. Такая структура не наделена спецификой конкретных природных объектов, в её позиции может быть вложено разное содержание. Система понимается как часть структуры, у которой выделены границы. Применяется специальная тринитарная методика. Исходно узлы формируются в пределах единичного отрезка числовой оси 1:2, в результате чего реализуется сравнительно простая сеть. Последняя размещается в каркасе – специальной геометрической конструкции, которая позволяет исследовать сценарий - последовательность структурных событий. Указанная система разворачивается в два этапа, которые именуются как формирование и наведение порядка. Более упорядоченная система приходит на смену менее упорядоченной. Порядок трактуется как наличие в системе однотипных отношений. В качестве приложения анализируются массы в структуре Солнечной системы при нормировке на массу Земли. Используются ранее предложенные соображения о циклических и необратимых процессах в указанной системе. Какие-либо физические законы не применяются. Рассматриваются массы таких тел, как Солнце, Меркурий, Венера, Земля, Марс, Фаэтон (условно), Юпитер, Сатурн, Хирон, Уран, Нептун и Плутон. В системе масс представляется сначала этап формирования, а затем этап наведения порядка, который отождествляется с эволюционной зрелостью. Диапазон, в котором происходят эволюционные изменения масс, не превышает 1,042, т. е. является весьма узким. Известные массы, как правило, попадают в модельный диапазон; но имеются и отклонения, не превышающие 0,8% (Сатурн) и 2,5% (Нептун). Модель позволяет кратко и достаточно наглядно представить процесс сборки системы масс, который трактуется как детерминированный абстрактным сценарием.
Конец 20-го начала 21-го века отмечены успехами бактериальной палеонтологии. Было введено представление об эволюции геосферно-биосферной системы. Это понятие пришло на смену термина Биосфера по В. И. Вернадскому. Одновременно эти достижения дают возможность по-новому взглянуть на природу самых ранних экзогенных процессов в геологии. В геологии традиционно считается, что экзогенные процессы - это результат воздействия внешних подсистем через параметры: солнечный нагрев, климатические воздействия мороза, ветра, дождя, растворения и вымывания подземными и текучими водами на систему земной коры. С введением понятия геосферно-биогенная система акцент должен быть смещен или дополнен понятием экзогенное воздействие микробиоты. Оснований для этого достаточно. Согласно Г. А. Заварзину, вся первичная микробиота образует почти замкнутые циклы, свидетельствующие о переработке основных пород микробиотой в промежуточные продукты с дальнейшим переводом их в осадочные породы. Так древнейшие строматолиты - это первичные осадочные породы - результат жизнедеятельности первичной микробиоты. Они занимали ранее все окраины палеоморей и океанов. Они близки по химическому составу отложениям окраин современных морей и океанов с плантациями из сине-зеленых водорослей. В геосферно-биосферной системе наряду с определяющими прямыми связями от геосферы к биоте большую роль играют трансформирующие обратные связи. Так прокариотное сообщество, катализирующее систему биогеохимических циклов, служит основой для дальнейшей эволюции. Возрастающая сложность живых организмов не упраздняет ключевую роль “невидимой микробиоты” для существования биосферы, а накладывается на созданную ими систему. Следовательно, эволюция носит выраженный аддитивный характер.
Выдвигается гипотеза, согласно которой при развёртывании изображений в европейской живописи от эпохи Возрождения до абстракционизма включительно повторяются в обратном порядке этапы эволюции системы зрительного восприятия человека как вида. При этом художниками, которые используют те или иные художественные приёмы, воспроизводятся архаические способы видения, характерные для системы зрительного восприятия на разных этапах её формирования. Ставится задача выявить схему, с помощью которой одинаково удобно описывать сценарии - последовательности структурных событий, как в системе зрительного восприятия человека, так и в системе изображений. Для этого названные системы представляются как компоненты единого циклического процесса. Хорошо описанные стили и стилевые направления в живописи рассматриваются в качестве основы анализа. Предлагается: а) очистить систему изображений от сюжетных и эстетических элементов; b) заполнить выявленную схему оставшимися структурными компонентами; с) прочитать полученную последовательность структурных событий в обратном порядке и тем самым реконструировать архаические способы видения. Результат анализа представляется как иерархическая конструкция - дерево эволюции системы зрительного восприятия, ветви и ствол которого заполнены визуальными парадигмами - способами видения, большая часть которых является архаикой. Названные способы сформировались в процессе эволюции условного носителя системы зрительного восприятия, к которому относится не только человек, но и, возможно, предшествовавшие ему биологические виды. Используется структурный подход, ориентированный на отказ от специфики исследуемого объекта. Изображения и образы рассматриваются как структурные эквиваленты наблюдаемых объектов внешнего мира. Методика является тринитарной, т. е. выделяются элементы оппозиции и базовый элемент между ними. Проблема рассматривается с разных точек зрения. Используются такие представления, как цикличность - необратимость, порядок - хаос, непрерывность - дискретность и лингвистическая логика. Большое внимание уделяется ситуации, при которой в системе зрения реализуется двусмысленная “распознающая” интерпретация - появляются и конкурируют два дополнительных (взаимоисключающих) первичных смысла. Работа является междисциплинарной, для решения задачи привлекается широкий контекст.
Рассматриваются сопутствующие автоколебаниям нелинейные процессы (бифуркации и эволюция) в природе и частично в обществе. Они связываются с вынужденным и самоорганизующимся изменением параметров системы, а также с совокупным действием в ней множества автоколебательных элементов. Приведены примеры таких процессов.
В последние годы возникло новое перспективное общенаучное направление по исследованию процессов самоорганизации в сложных открытых системах Природы и Общества. Под открытыми системами принято понимать системы, способные обмениваться с окружающей средой веществом, энергией и информацией. Открытость в сочетании с аккумулятивностью и внутренней резонансностью системы приводит к активизации внутренних процессов самоорганизации и усложнению структуры, что и составляет суть ее эволюции.
Работа посвящена анализу путей развития теории самоорганизации для мира сложных систем. Это связано с тем, что современное миропонимание базируется на понятиях сложного мира и соответственно на взаимодействиях сложных систем, таких как нелинейность, неравновесность и хаотическое состояния в процессе эволюции. В работе кратко изложены не только все типы самоорганизации известные на данное время, но и отражена степень участия авторов в этой теме. Кроме этого отдельно рассмотрен новый тип кумулятивной самоорганизации.
В статье представлена краткая история формирования представлений по категории «сложность». Показаны современные толкования термина в различных науках. Наиболее полно изложен системный подход к пониманию сложности.
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.
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.
Предлагается методика расчета переходных форм сложных систем в процессе их эволюции (развѐртывания) без каких-либо предположений о специфике упомянутых систем. Для таких систем количественно анализируются их дискретные спектры и причины происходящих изменений. Объектом исследования является структура - совокупность
отношений на числовой оси. Используется тринитарная методика, в частности, основой анализа служат пропорции арифметическая - геометрическая - золотое сечение. Ключевая идея сводится к тому, что для разных вариантов порядка и соответствующих им видов симметрии выявляются тождественные совпадения. Увеличение их количества способствует выживанию структурных конфигураций и появлению новых видов порядка. Предложенные правила выбора разрешенных состояний позволяют сформировать протоструктуру – первичную совокупность отношений. Еѐ эволюция прослеживается по шагам от “0” стадии до появления циклов – интервалов оси, в пределах которых отношения систематически повторяются. Протоструктура состоит из двух компонент, наделена высокой степенью симметрии и включает в себя в качестве фрагментов наиболее распространенные в природе численные инварианты 1+ , 2, 2+ , 5 и 10, где -1=1+ =(1+ 5 )/2 =1,6180…- - золотое сечение. Протоструктура рассматривается впервые, она, предположительно, характеризует основные свойства пространства-времени и является сырьѐм для дальнейшей эволюции. Указывается, что методика позволяет анализировать формирование разрешенных позиций параметра порядка,
например, в Солнечной системе. С физических позиций модель характеризуется как попытка выхода на третий из предложенных Е.Вигнером уровней события - законы - принципы симметрии.
Анализируются изменения, которые происходят с разрешенными состояниями в сложной и лишенной специфики самоорганизующейся системе, если циклическая еѐ организация прекращает существование. Спектр указанных состояний генерируется предложенной ранее протоструктурой – по замыслу первичной для разных объектов природы и циклически организованной системой отношений. Она представляется на числовой оси и моделирует эволюцию (развѐртывание) системы от этапа к этапу. В частности, протоструктура формирует параметр порядка – наиболее иерархически значимую характеристику системы. Исследуемый спектр представлен двумя элементами, которые в ходе предшествующего этапа эволюции оказываются расщеплѐнными и связанными определѐнным набором правил. Рассмотрены сценарии трансформации прежних позиций спектра в новые. Ключевая идея сводится к сохранению формы имеющихся правил при одновременном изменении их содержания. Последовательное соблюдение правил приводит к формированию подсистемы в виде сателлита вблизи одного из элементов спектра. Все полученные позиции представляют параметр порядка системы. Сателлит включается в систему с помощью масштабных коэффициентов. В приложении анализируется эволюция двух элементов в плоскости эклиптики Солнечной системы; роль параметра порядка играет относительный момент количества движения. Рассматривается формирование пространственно-временных характеристик Венеры, Земли и Луны. Модель соответствует результатам наблюдений в пределах около 0,1%.
- 1
- 2