НЕКОТОРЫЕ ЭТАПЫ САМООРГАНИЗУЮЩИХСЯ ПРОЦЕССОВ
- Идите туда, где ищут истину, и
бегите оттуда, где ее нашли.-
Сократ
Окончание статьи. Начало здесь
Уважаемый читатель, я не беру на себя смелость раскрыть тайны самоорганизации в природе, мы вместе попробуем только обозначить путь к ним и попытаться понять некоторые их принципы.
Известно, что побуждающей силой развития любого процесса являются возникающие в системах противоречия. Известно также, что единственной формой существования любой материи является движение. Нет движения – нет материи. Но необходимо не просто движение, когда «всё враз», требуется определенная доля хаоса. В этом случае при взаимодействии элементов между собой одни из них ускоряются, другие – замедляются, но ни один не остается без изменений, и потому все приобретают новые качества. В результате общая гармонизация системы повышается.
Под гармонизацией мы будем понимать процесс разрешения и сглаживания противоречий между входящими в систему элементами с образованием нового и общего для всей системы качества. Новое приобретенное качество позволяет всей системе уже по-новому взаимодействовать с ближайшей соседней системой и по-новому разрешать возникающие противоречия. Подстраиваясь друг другу, обе системы в той или иной степени так же изменяются и приобретают опять же новое качество. Теперь уже другие надсистемные элементы вынуждены перестраивать с ними свои отношения. Процесс расширяется и захватывает все более высокие надсистемные уровни, при этом доля хаоса уменьшается, а доля гармонии увеличивается.
Прошу прощение у читателя за некоторую философичность изложения, но Гегель еще в 19 веке говорил: «То, что теперь называется физикой, раньше называлось философией природы».
Наличие хаоса – это условие для зарождения гармонии, это «протоплазма порядка» (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»). Однако следует сразу же заметить, в природе нет абсолютного хаоса, как и нет абсолютной гармонии. То и другое принципиально невозможно. Абсолютный хаос – это окончательное разрушение вещества без возможности образования какой-либо системы. Абсолютная гармония требует абсолютного порядка, а это означает полный покой и полное отсутствие какого-либо движения. Но материя не может существовать без движения, в этом случае она просто исчезает!
Мы можем говорить только о величине хаоса или гармонии, но никак о их конце или начале. Быть может, поэтому Сальвадор Дали советовал своим ученикам: «Не бойтесь совершенства, вам его все равно никогда не достичь».
Заметим, что процессы самоорганизации, как и всякое явление, развиваясь, меняют свою сущность (по этой причине не существует стабильной и вечной истины, она бывает таковой только в момент, когда ее ищут, в следующий момент и в следующем пространстве она уже не истина; как и цель, к которой можно только идти, но которая, при ее достижении, исчезает и заменяется другой). Попробуем рассмотреть, как это происходит.
Как отмечалось, побуждающими силами самоорганизации являются противоречия (любая система неоднородна (иначе она не была бы системой), поэтому каждый ее элемент не одинаково взаимодействуют с другими остальными элементами и не одинаково изменяются. Возникает дисбаланс, возникают противоречия, побуждающие к изменению). Эти противоречия, как правило, разрешаются двумя способами - разнесением противоречивых требований в пространстве и разнесением противоречивых требований во времени. Способы могут действовать совместно, тогда разнесение в пространстве осуществляется на уровне надсистемы, а разнесение во времени – на уровне подсистемы. Или наоборот.
По мере возрастания противоречий процессы самоорганизации проходят следующие этапы:
1. Изменяется форма движения – точечная, линейная, плоскостная, объемная (на микроуровне вещества движение молекул, атомов, электронов никогда не прекращается, но под действием внешних сил они так же меняют форму своего движения в указанном порядке).
2. Изменяется форма объекта – объемное, плоскостное, линейное, точечное.
3. Изменяется агрегатное состояние объекта – твердое, жидкое, газовое, плазменное (на высших фазах развития материя переходит в лучистую форму существования в виде света и иных электромагнитных полей, которые, в свою очередь, возможно, переходят в информационные поля, используемые для построения нового вещества в новом месте; таким образом осуществляется неуничтожимость и вечность материи).
4. Объект передает свою функцию элементам надсистемы, а сам исчезает.
На каждом из перечисленных этапов могут использоваться возможности, которые появляются при переходе системы от моно- к би- и полисистемам.
Убедимся в наличии обозначенных этапов, для чего проделаем следующий эксперимент. Поднимем высоко над землей камень и выпустим его из рук. Что произойдет? Ответ очевиден - камень начнет отвесно падать к Земле. Но почему камень полетел именно туда, куда мы ожидали? Что заставило его выбрать этот единственный путь? Ответ очевиден - в соответствии с законом Ньютона камень летит по кратчайшей прямой к центру Земли под действием сил гравитации (для возникновения процесса самоорганизации необходимо наличие хотя бы одной силы. В любой точке пространства какие-то силы есть, следовательно, процессы самоорганизации идут везде).
И тут между камнем и воздухом начинает возникать противоречие.
Дело в том, что камень, увеличивая свою скорость, вынужден толкать впереди себя столб воздуха, который, уплотняясь, оказывает все возрастающее сопротивление. Противоречие разрешается в пространстве: камень соскальзывает с уплотненного участка воздуха и продолжает свой полет уже в другом месте, где воздух еще не уплотнен и где меньше затрачивается энергия. Затем все повторяется, и он совершает зигзагообразное, спиральное движение.
Итак, в результате разрешения противоречия прямолинейное движение камня заменилось криволинейным, переходящим в объем. Произошел первый этап саморазвития объекта – изменение формы движения в пространстве.
Если еще более повысить скорость падения камня, то есть обострить противоречие, то мы можем наблюдать второй этап саморазвития - изменение формы уже самого объекта. Возросшее трение о воздух приведет к разогреву верхних слоев камня, которые становятся пластичными и начинают деформироваться. И вот форма камня уже напоминает вытянутую каплю, которая имеет минимальное аэродинамическое сопротивление. Именно такую форму приобретают метеориты, влетая в атмосферу Земли.
Разгоняя дальше камень и все более обостряя противоречие, мы выйдем на третий этап самоорганизации, при котором температура камня еще более возрастает и он начинает менять уже свое агрегатное состояние, становясь жидким, затем газообразным. Вначале газовое облако будет целым, затем оно распадется на части, образуя полисистему и, наконец, растворится в атмосфере.
Камень исчез, он стал газом среди газа…. Это уже четвертый, завершающий этап саморазвития – функция камня, его сущность передана надсистеме - воздушной атмосфере, которая включила в себя химические элементы камня, стала более сложной и потому стала по-новому взаимодействовать с другой ближайшей к ней системе. Процесс саморазвития продолжается, захватывая все новые и новые объекты.
Интересно отметить, что известные в ТРИЗ законы развития технической системы повторяют обозначенные нами этапы саморазвития материи - те же изменения формы и движения, те же переходы от моно- к би- и полисистемам, с макро- на микроуровень и такое же исчезновение объекта с передачей его функции надсистеме.
Заметив такое совпадение, мы теперь с большей уверенностью можем заняться прогнозом будущей техники. Поговорим об этом далее.
РАЗВИВАТЬ, ЧТОБЫ УНИЧТОЖИТЬ…
Дорога к истине заказана
Непонимающим того,
Что суть непросто глубже разума,
Но вне возможностей его.
Игорь Губерман
Вначале давайте согласимся с тем, что любые технические приспособления, любая техника это своеобразное «продолжение» наших человеческих органов. Продолжением ног являются ходули, коляска, автомобиль и другие технические средства передвижения. Молоток, лопата, бульдозер, подъемный кран – это наши руки. Кусачки, дробилки, мельницы – наши зубы. Очки, микроскоп, телескоп, фотоаппарат, видеокамера – это глаза. Телефон, радио, магнитофон, компьютер – наши уши, голосовые связки, мозг. И так далее и так далее.
Благодаря техническим системам человек приобрел невиданное ранее могущество, а его действия стали в десятки и сотни раз эффективнее. Но, увлекшись техникой, человек грубо и, вероятно, не всегда осознанно стал вмешиваться в самоорганизующиеся природные процессы.
Мы стали задыхаться от дыма заводских труб и бояться пить воду из некогда кристально чистых рек и озер. Мы стали ходить, имея в кармане дозиметры радиоактивности и индикаторы отравляющих веществ в продуктах. Природа пока прощает нам эти «шалости» разрушения, но порой уже слышен ее резкий окрик и предупреждения. Если мы и впредь таким же образом будем «развивать» свое могущество, то вскоре окончательно «победим» природу и исчезнем вместе с ней. Конечно, гонимые инстинктом самосохранения, мы будем пытаться сохранять себя и создавать новую искусственную среду обитания, так называемый, «бесприродный технический мир» (Г. Альтшуллер, М. Рубин «Жизнь без природы», газета «Камские зори» от 21 октября 1988 г., Набережные Челны; «Что будет после окончательной победы», Челябинск, 1989, апрельский и майский номера «Курьера НТТМ»; «Что будет после окончательной победы. Восемь мыслей о природе и технике», «Знание – сила», 1991, N 4, стр. 5; Сборник «Шанс на приключение». Петрозаводск. «Карелия» 1991). Но чтобы жить в нем, мы должны будем ввести в него все те же самоорганизующиеся и саморазвивающиеся процессы, то есть будем повторять уничтоженную нами природу.
Затея бесперспективная – о природе мы знаем бесконечно мало, быть может, не более тысячной доли того, что требуется знать для ее построения (только в 18 веке мы узнали о существовании электричества, а в начале 20 века - о делимости атома; почти ничего не знаем о гравитации и о биоинформационных связях живых существ и только догадываемся о единстве человека и космоса). Здравый смысл подсказывает, что лучше сохранить имеющееся, чем разрушать его и снова создавать такое же. Мы начинаем понимать, что всякая война, какой бы жестокой она не была, всегда заканчивается одним и тем же – перемирием и сотрудничеством. Идет медленный и не всегда ровный процесс начального этапа самоорганизации людей и природы. Помните? «Порядку предшествует хаос…».
Уменьшая долю хаоса в отношениях с природой и руководствуясь инстинктом самосохранения, мы неизбежно перейдем от техники природоразрушающей к технике природосберегающей, и далее – к природосозидающей. Такая техника будет уже неотличимой от природы, так как, по сути дела, она сама становится природой.
Мы завершаем огромную спираль в своем развитии и от точки первобытного состояния, когда были едины с природой, вновь возвращаемся к этому же, но уже на качественно новом уровне. Таковы законы диалектики. Разум и творческие способности помогут нам опять слиться с природой, но не враждуя с ней, а сотрудничая и используя ее возможности для достижения своих целей. Движение к этому уже наблюдается.
Вспомните о выращиваемых червях, которые выполняют функцию культиватора. Вспомните о микробах, выполняющих функцию ячеек памяти в компьютере. Вспомните атомарно-молекулярную самосборку радиотехнических деталей и многие другие инженерные решения, которые мы не упомянули из-за недостатка места, но которые уже существуют и их применение все более расширяется.
Однако внимательный читатель может заметить, что приведенные примеры нетипичны, можно привести гораздо больше противоположных, а высказанные автором положения содержат большую долю субъективности и отражают, скорее всего, его благие пожелания.
Что ж, обратимся теперь к более объективным аргументам, в качестве которых используем уже объективные, не зависящие от человека и его пристрастий, законы развития технических систем (первая система законов развития техники была разработана автором ТРИЗ Г.С. Альтшуллером; дальнейшее уточнение и развитие этих законов можно видеть в работах В. Петрова, В. Митрофанова, Б. Злотина, Ю. Саламатова, И. Верткина, В. Герасимова, С. Литвина, А. Зусман, И. Кондракова, Г. Иванова, В. Захарова, В. Фейя, Б. Голдовского и многих других; работа по выявлению законов развития техники и механизмов их реализации продолжается).
Известно, что одним из главных законов развития технической системы является закон приближения к идеалу – когда «всё делается само». При достижении идеала техническая система исчезает, но ее функция продолжает выполняться уже элементами надсистемы. Передача функций надсистеме идет поэлементно и поэтапно, захватывая все более высокие уровни (передача функций элементам надсистемы происходит постепенно и поэтапно - в начале передаются вспомогательные, затем основные функции; при этом в первую очередь надсистема принимает на себя выполнение функции управления, затем функцию двигателя (источника энергии) и трансмиссии, и в последнею очередь функцию рабочего органа). В процессе передачи функций система упрощается, а надсистема, принявшая эти функции, усложняется. Идет нормальный процесс саморазвития, о котором мы говорили ранее.
Необходимо заметить, что процесс приближения к идеалу идет вначале внутри самой системы в виде сворачивания ее частей в рабочий орган, который, развиваясь и эволюционируя (процессы эволюции рабочего органа включают в себя переходы от моно- к би- и полисистемам, переход на микроуровень, повышение степени динамизации и другие) , достигает уровня развития по веществу и организации, сопоставимого с надсистемным. В этом случае его переход в надсистему становится неизбежным.
Далее процесс передачи функций повторяется и в конечном итоге достигает самой высокой надсистемы – то есть природы, в которой царствуют уже законы самоорганизации и саморазвития.
Из сказанного можно сделать вывод: закон приближения к идеалу – это путь приближения к природе.
Подтвердим сказанное общеизвестными примерами.
Техническая система «локомотив», функция которого состоит в перемещении вагонов по рельсам, был когда-то паровозом и имел при себе специальное средство для выработки энергии – топку и паровой котел. Развиваясь, паровоз превратился вначале в тепловоз, где уже не надо было вырабатывать пар, затем в электровоз, в котором совсем отсутствует системы выработки энергии. Эта функция была передана надсистемному элементу – электростанции. Известно, что наиболее экономичные электростанции – это те, которые используют возобновляемые силы природы – энергию падающей воды, ветра, приливов, гейзеров и т.д. И если наш локомотив действительно получает электроэнергию от таких источников, то можно констатировать факт: топка, котел и паровой двигатель исчезли, передав свою функцию надсистемным элементам, которые в значительной степени являются уже природными.
Продолжим анализ локомотива. Для того чтобы подать на локомотив электроэнергию, вначале располагали на опорах два контактных провода. Затем функция одного из проводов была передана элементу ближайшей надсистемы, то есть рельсам – в воздухе остался один провод. В подземном железнодорожном транспорте, где отсутствует вероятность появления на путях каких-либо живых существ, проводов вообще нет, их функция полностью передана ближайшей надсистеме – рельсам.
Рассмотрим систему преобразования электрической энергии в механическую. Эту функцию выполняет тяговый электродвигатель, содержащий статор и ротор, который вращает колеса. Но вот появляется линейный электрический двигатель, и функцию статора стали выполнять опять же надсистемные элементы – рельсы, выполненные в виде монорельса. Локомотив повис на магнитных силовых линиях, при этом исчезли не только вращающиеся части двигателя, но и сами колеса, которые превратились в электромагнитные силовые линии, то есть в природный элемент.
Собственно, локомотив как таковой исчез полностью, он стал идеальным - его функцию полностью взяли на себя рельсы, которые стали не только удерживать и направлять вагоны, но и толкать их. Следующим шагом будет передача функции рельс ближайшим элементам следующей, более высокой надсистемы – земле или воздуху.
Как это произойдет, пока не совсем ясно, но произойдет обязательно. Уже ведутся обнадеживающие исследования по передачи электроэнергии по воздуху (знаменитый ученый электротехник Никола Тесла еще в двадцатых годах прошлого века, проводил успешные опыты по передачи электроэнергии по воздуху; однако его опыты пока так и остались тайной). Уже пытаются по земле передавать импульсы энергии, которые улавливаются в определенном месте и в определенное время. Наука не видит принципиальных ограничений на такие возможности. Вопрос лишь времени и творческой активности людей. Более того, сегодня многими учеными серьезно обсуждаются проблемы, связанные с использованием и управлением гравитационной энергией Земли. При решении этих вопросов вообще отпадет надобность в строительстве каких-либо электростанций и средств передачи электрической энергии. Все будет делать природа!
Подобная картина, но со своими особенностями, происходит и с другими видами транспорта.
Сегодня значительный интерес вызывает фантастическое и уж совсем непонятное явление, так называемое левитация – парение человека и предметов в воздухе. Что это такое? Как это может быть? И если это не фальсификация и не обман, то это может происходить только за счет каких-то еще непознанных сил природы, которые человек обязательно научится использовать. И когда это произойдет, тогда только движением одной мысли мы сможем перемещаться в пространстве, попадая в нужное место и в нужное время. А где наш старый добрый паровоз?
Итак, развитие транспортной системы приводит к ее уничтожению потому, что ее функции, вначале частично, а затем полностью будут переданы природе.
Если проанализировать любую другую развивающеюся техническую систему, потребность в которой все время возрастает, то мы вновь увидим повторение уже описанных шагов. То есть, поэтапная передача функций по иерархическим ступеням вначале внутри самой технической системы (до ее сворачивания в один рабочий орган), затем передача этой функции элементам природы
А это значит, что такие системы как радио, телефон, телевизор и другие средства связи также исчезнут, заменившись природными системами с использованием имеющихся в них процессов самоорганизации и саморазвития. Мы научимся использовать фоновые электромагнитные поля планеты и биологические поля живых существ для непосредственной передачи информации от человека к человеку. Не будет и заводов в привычном понимании этого слова, будут какие-то естественные природные участки, вырабатывающие для нас нужную продукцию.
Размышляя с этих позиций, мы придем к парадоксальной мысли: чем эффективнее человечество будет применять свои творческие способности для развития техники, тем быстрее она будет им уничтожаться и заменяться природой.
Быть может, смысл жизни Человека и состоит в творческой преобразовательной деятельности для обеспечения вечного самодвижения Природы, как системы, в которой Человек является необходимым элементом и одной из ее сущностей.
