Некоторые этапы самоорганизующихся процессов
Мы не вправе произвольно создавать систему. Она сама знает, какая она…
Молчанов А.М.
Из диалектики известно, что побуждающей силой развития любого процесса являются возникающие в системах противоречия. Также известно, что единственной формой существования любой материи является движение. Нет движения, — нет жизни, как в прямом, конкретном, так и в самом общем смысле этого слова. Но и этого мало. Необходимо не просто движение, когда "все враз"; в этом случае нет взаимодействия элементов между собой, нет и противоречий, следовательно, нет и развития. Требуется определенная доля хаоса. Тогда при взаимодействии, т.е. при возникновении противоречий, одни элементы ускоряются, другие — замедляются, но ни один из них не остается без изменения. Происходит перегруппировка имеющихся элементов, изменение их формы, смена агрегатного состояния, обмен энергиями как внутри системы, так и с надсистемными элементами. Идет нормальный цикл самоорганизации, он будет продолжаться до тех пор, пока не установится некоторое равновесие, т.е. гармонизация по веществу, пространству, виду энергии. Под гармонизацией мы будем понимать отсутствие противоречий между входящими в систему элементами, сложение их качеств и появление нового, ранее отсутствующего качества, приобретение новой функции, которые позволят по-новому взаимодействовать с ближайшей соседней системой, выявить в ней несоответствие, противоречия и повторить путь сначала. Процесс самоорганизации повторяется, но на более высоком уровне, устраняя там имеющиеся противоречия. Если мы согласны с тем, что движение (энергия) и вещество вечны и неуничтожимы, а только переходят из одного вида в другой, то тогда мы должны согласиться и с тем, что процесс самоорганизации также вечен и неуничтожим. Классики материалистической диалектики определили, что техника — это модифицированный элемент природы, следовательно, и в ней должны сохраняться основные природные принципы самоорганизации элементов. Анализ изобретений высокого уровня подтверждает эту догадку. Действительно, в основе таких изобретений лежат открытия, в которых зарегистрированы самоорганизующиеся процессы в природе. Пионерные изобретения — это те, в которых использованы элементы самоорганизации.
Вот несколько примеров, подтверждающих сказанное.
Открытие СССР № 333 (1948 г.) "Явление самосинхронизации вращающихся тел (роторов)". Оказывается, если вращающиеся элементы установить на одно общее основание, то они начинают самоподстраиваться друг к другу и делают это без каких-либо вспомогательных устройств. На основе этого открытия разработан целый класс новых вибрационных устройств — конвейеры, питатели, мельницы, флотационные машины и другие.
Открытие СССР № 12 (1951 г.) "Самоусиление электромагнитных волн, проходящих через среду с наличием избыточной концентрации возбужденных частиц". На основе этого открытия создана новая наука — квантовая электроника, и новые технические системы — мазеры и лазеры, новые виды сверхдальней связи, новые способы обработки материалов и т.д. Всем известный эффект избирательного переноса при трении (эффект безызносности и самовосстановления) впервые был представлен в виде изобретения. Значительно позже выяснилось, что это явление носит универсальный характер, и оно было признано открытием СССР № 41 с приоритетом от 1959 г.
Открытие СССР № 350 (1968 г.) "Явление самофокусировки пучка заряженных частиц в однородном переменном электрическом поле". Открытие дало возможность создать новое поколение линейных ускорителей ионов. Требование к уменьшению габаритов радиотехники привело к созданию атомарно-молекулярной самосборки радиотехнических деталей. Для этого создаются условия, при которых молекулы или атомы нужного вещества сами объединяются в группы, образуя нужный радиоэлемент. Появляется возможность вместить в один кристалл целое семейство ЭВМ, обладающих уникальными возможностями!
Подобное происходит и в машиностроении. Сегодня разрабатывается технология, по которой металлическую деталь, например, трубу получают непосредственно из руды. Здесь тоже задействованы процессы самоорганизации, точнее самопостроения молекул железа в нужную форму детали. И, что бы мы ни делали, выдумывая свои новые технические системы, они никогда не будут работать хорошо, если в них не задействованы самоорганизующиеся природные процессы.
А пока мы попробуем на простом опыте выявить, хотя бы некоторые этапы самоорганизующихся процессов. Поднимем высоко над землей камень и выпустим его из рук. Что произойдет? Ответ достаточно прост: камень начнет отвесно падать к Земле. Но почему камень полетел именно туда, куда мы ожидали? Что заставило его выбрать этот единственный путь? И здесь ответ кажется очевидным: камень летит по кратчайшей прямой к центру Земли под действием силы гравитации. Движение самоорганизовалось. Можно утверждать, что для процесса самоорганизации необходимо наличие хотя бы одной силы. А есть ли во Вселенной хотя бы крохотный участок, где бы отсутствовали силы вообще? Конечно, нет! Следовательно, процессы самоорганизации протекают всюду. Абсолютный хаос в природе принципиально невозможен.
Теория Рамсея утверждает, что любой хаос обязательно содержит упорядоченную подструктуру. Более того, специалист по математической физике С.П. Курдюмов пришел к выводу: "Хаос может выступать как сверхсложная упорядоченность… и заключает в себе все необходимое для рождения огромного числа упорядоченных структур разного типа, сколь угодно сложных и законченных" . Итак, хаос — это "протоплазма порядка". Это необходимое условие зарождения гармонии. Но нет в природе и абсолютной гармонии, абсолютного порядка. Это означало бы конец мира, конец саморазвития. Сальвадор Дали писал: "Не бойтесь совершенства, вам его все равно никогда не достичь". Рассуждая о самоорганизации материи, можно говорить лишь о степени ее развития, но никак не о ее начале и конце. Процесс самоорганизации невозникаем и неуничтожим, он вечен, происходит всегда, но в зависимости от окружающих условий он может быть бурным, взрывообразным или же, напротив, медленным и незаметным.
Продолжим наблюдение за падением камня. Вот он, в полном соответствии с законом Ньютона, набирая скорость, приближается к Земле. Если Вы и теперь утверждаете, что его полет продолжается по прямой линии, то мне придется сказать, что Вы ошибаетесь. Всякое явление, развиваясь, меняет свою сущность, и всякое новое — результат развития старого. Так и в нашем случае.
Падая, камень увеличивает свою скорость и будет вынужден толкать впереди себя уплотненный столб воздуха. Для этого уже необходимо дополнительно тратить часть своей энергии и поэтому камню легче соскользнуть с этой подушки в сторону, в зону, где меньше уплотнен воздух, и уже там продолжать свой полет. Затем все повторяется. Таким образом, прямолинейное движение камня заменяется сложным криволинейным или зигзагообразным. Произошло то, что можно назвать первым этапом саморазвития — изменение формы движения объекта в пространстве. Это возникло в результате разрешения противоречия: — Камень, подчиняясь гравитационным силам, направленным к центру Земли, должен лететь по прямой, вниз. Но камень не может лететь отвесно вниз, так как этому мешает уплотненный перед ним столб воздуха.
Противоречие разрешается сменой формы движения в пространстве:- в одном месте прямолинейное, в другом — криволинейное. Еще более повысим скорость падения камня. Начинают появляться другие явления — сила трения, нагрев камня о воздух и т.д. Возникают новые противоречия, которые для своего разрешения потребует задействования следующих этапов самоорганизации и саморазвития. Возросшее трение о воздух разогревает камень, и он становится мягким. Под действием набегающего потока воздуха камень начинает менять не только форму своего движения, но и соответствующую материальную форму. Вот он оплавляется, затем удлиняется, превращаясь в вытянутую каплю, которая имеет идеальные аэродинамические качества. Именно такую форму приобретают метеориты, влетая в атмосферу Земли.