Дельфис

Кризис в современной системе фундаментальных знаний общеизвестен [1]. Фактически современные технологии  базируются на тех знаниях, которые были заложены в первой половине XVII века (механика) и в начале  XIX века (термодинамика и электродинамика). Для формирования новых фундаментальных знаний надо вернуться к основам аксиоматики, формирующей картину мира.

И.Кант как основу метафизики будущего рассматривал следующие оппозиции [2]:

1. Мир непрерывный или дискретный?

2. Мир простой или сложный?

3. В мире есть свобода воли или всё природа?

4. Мир случайный или детерминированный?

Известно, что противоположности не противоречивы, а дополнительны. Однако в настоящее время отдаётся явное предпочтение непрерывности, а не дискретности, свободе воли, а не природе, сложности, а не простоте,  случайности, а не  детерминизму.

В связи с этим рассмотрим последовательно ряд типовых ситуаций, которые явно противоречат сложившейся системе предпочтений.

1. Мир непрерывный или дискретный?

Здесь мы поставлены перед выбором между эволюцией и революцией либо их объединением как последовательными стадиями единого процесса. Эволюция рассматривается как  синоним развития. В узком смысле она включает постепенные количественные изменения, а не  качественный сдвиг при революции.

По Гегелю «величина в непрерывности имеет непосредственно момент дискретности» [3]. Ограниченность чисто эволюционного подхода чётко определил П.А.Флоренский: «Эволюционизм как учение о непрерывности существенно подразумевает и отрицание формы, а следовательно – индивидуальности явлений; и эта взаимосвязанность обоих склонностей мысли равно относится ко всем видам эволюционного учения, будь то идеология, психология, биология, социология или политика» [4].

Фактически требуется определить предел процесса, идущего по одному непрерывному механизму. Этот предел реализуется как особая критическая точка, катастрофа, кризис, скачок, разрыв, фазовый переход. Водяной пар переходит в воду, а вода – в лёд при изменении температуры; гусеница становится бабочкой, стержень может  сломаться.

Максвелл придавал особым точкам большое значение. «Во всех этих случаях имеется одно общее обстоятельство: система обладает некоторым количеством потенциальной энергии, способным трансформироваться в движение, но не трансформирующемся до тех пор, пока система не достигнет определённой конфигурации, для перехода в которую требуется совершить работу, в одних случаях бесконечно малую, но, вообще говоря, не находящуюся в определённой пропорции к энергии, выделяемой вследствие перехода.

Всеми великими результатами человеческой деятельности мы обязаны искусному использованию таких особых состояний, когда такая возможность предоставлялась» [5].

Наглядно наличие регулярной последовательности дискретных состояний показывает динамика курса рубль/доллар за период с 1990 по1994 год (рис. 1).

^{Рис. 1. Динамика курса рубль/доллар за период 1990–1994 гг.,  по оси ординат  логарифмический масштаб}

На финансовых рынках оперируют временнЫми интервалами, называемыми торговыми циклами, равными лунным месяцам (29,53059 сут.). Каждые  девять торговых циклов (этот интервал соответствует периоду эмбрионального развития) курс рубль/доллар рос в 2,718 раз. Эта последовательность завершилась в апреле 1995 года максимальным значением, за которым, после значительного спада, процесс перешёл в «валютный коридор», завершившийся дефолтом 1998 года (рис. 2).

^{Рис. 2. Курс рубль/доллар, тыс. руб.}

Представленные на рис. 1 значения определили положение точки, где эта последовательность завершилась. Как видно из рис. 3, последовательность величин доллар/рубль, лежащих на одной прямой, достигала нулевого значения в апреле 1995 года. Нуль величины доллар/рубль соответствует бесконечному значению отношения рубль/доллар, что характеризует положение точки максимума на рис. 2.

^{Рис. 3}

Таким образом, критические точки, катастрофы, революции определяют состояния, в которых принципиально меняется структура и функция систем.

2. Мир простой или сложный?

Отношение к этой оппозиции наглядно иллюстрируется классическими результатами структурной химии [6]. Установление химической формулы существенно упрощается, если известны валентности соответствующих элементов. Развитие учения о валентности, определяющей число одноимённых атомов, с которыми может соединиться атом данного элемента, позволило А.М.Бутлерову создать теорию химического строения вещества. Зная число связей у элементов, конструируется совокупность структур, обеспечивающих полное насыщение связей. При этом бóльшая наглядность придаётся химическим соединениям структурными формулами, в которых непосредственные связи между атомами обозначаются чёрточками (чёрточка соответствует единице валентности каждого из соединённых этой связью атомов). Для четырёххлористого углерода структурная формула имеет вид:

                                          Cl

                                           I

                                  Cl -  C - Cl

                                           I

                                           Сl

Структурные формулы дают гораздо более полное представление о рассматриваемых веществах, чем обычные, так как показывют не только число атомов каждого элемента в молекуле, но и как эти атомы соединены друг с другом. Отсюда очевиден революционный характер высказанного Бутлеровым в 1861 году положения о том, что «химическая натура сложной частицы определяется натурой элементарных составных частей, количеством их и химическим строением». Если известна структура, система рассматривается как простая. Если структура неизвестна, система представляется сложной. В самом деле, сегодня школьник может записать формулу достаточно сложного органического соединения. До Бутлерова специалисты этого не могли сделать.

3. В мире есть свобода воли или всё природа?

Один из основоположников статистической физики Дж.У.Гиббс считал, что при теоретическом исследовании в любой области знания  прежде всего необходимо установление такой точки зрения, с которой объект исследования проявляется с наибольшей простотой [7]. «Простота всегда лежит в основе наиболее удачных объяснений природы», – утверждал основоположник кристаллографии Р.Ж.Гаюи [8]. Ещё более определённо по этому вопросу высказывался Д.И.Менделеев: «Сложное – не значит не подчиняющееся простым законам » [9].

Прежде всего, существует широкий класс систем, развитие которых происходит по жёстким генетическим программам, реализуемым на принципиально разных структурных уровнях организации природных систем. Например, это эмбриональное развитие человека и изменение численности мирового населения (рис. 4 [10]). Свобода воли в этих системах приводит к их гибели.

^{Рис. 4. Сопоставление динамики ранних стадий эмбрионального развития эмбриона человека и роста численности мирового населения (сутки эмбрионального развития соответствуют 37,5 годам в росте численности населения)}

Другим примером является динамика основного индикатора деловой активности США – индекса Доу-Джонса (рис. 5).

^{Рис. 5. Динамика индекса Доу-Джонса (масштаб по оси ординат натуральный логарифмический)}

После исключения  имеющегося  среднего роста (рис. 6) оценка наиболее близкого к периодичности значения (рис. 7 [11]) даёт те же 37,5 лет, которые определяют основные такты роста численности мирового населения на рис. 4¹. При этом для индекса Доу-Джонса характерна симметрия (рис. 8). Очевидно, именно такие реализации имел в виду Г.Гейне, когда говорил: «Ужасающая симметрия, гораздо более страшная, чем дикий произвол» [12].

^{Рис. 6. Индекс Доу-Джонса после исключения  среднего роста}

^{Рис. 7. Почти-период колебаний индекса Доу-Джонса}

^{Рис. 8. Симметрия в динамике индекса Доу-Джонса. Тёмная линия – исходный  график,  светлая – тот же график повёрнут на 180°}

Аналогичная симметрия наблюдается  и  для данных, имеющихся на рис. 1 (рис. 9). Представить такие реализации на уровне свободного волеизъявления трудно.

^{Рис. 9. Симметрия в динамике курса рубль/доллар. Одна линия – исходный  график,  другая – тот же график повёрнут на 180°}

4. Мир случайный или детерминированный?

Здесь как будто существует определённость. М.Планк считал: «Физика в такой же мере, как и всякая другая наука, не может обойтись без допущения абсолютной закономерности» [13]. Но в то же время, существует и мнение Станислава Ежи Леца: «Всем правит случай. Узнать бы, кто правит случаем?» [14].

Доминирование в современной картине мира представления о случайном характере механизмов его формирования  привело к впечатляющей системе парадоксов. В частности, было показано, что для образования белковых структур с помощью механизма случайной сборки потребовалось бы больше времени, чем на сборку работающего телевизора, если его детали собрать в мешок и трясти, пока он не начнёт работать.

В процессе познания мира многие неизвестные нам механизмы мы принимаем за случайные, тогда как в действительности это ещё не открытые законы природы. Так, длительное время отклики земной коры на процесс бурения считались случайными, пока М.А.Садовский не провёл регулярные измерения их амплитудно-частотных характеристик (рис. 10 [15]). Результаты показали существование регулярной последовательности резонансных пиков, которые воспроизводят последовательность доминирующих размеров структур земной коры² и критических частот восприятия акустических сигналов человеком [16].

^{Рис.10. Зависимость от частоты (кГц) амплитуды земной коры в результате бурения  горных пород}

В этом же диапазоне Д.Н.Насонов при воздействии на протоплазму акустическими сигналами фиксировал максимум поглощения красителя на частоте 3 кГц (рис. 11 [17]), что соответствует одному из резонансных пиков (рис. 10). При этом было отмечено, что на этой же частоте реализован абсолютный минимальный порог восприятия акустических сигналов. Такой результат Насонов считал естественным следствием того, что слуховой орган построен на основе той же протоплазмы. Эти эффекты показывают наличие сквозных резонансных взаимодействий ритмов живых организмов и среды. Как считал Н.Тесла, «нет в материи иной энергии, кроме получаемой ею из окружающей среды» [18].

Рис.10

В биологии известно, что индивидуальное развитие живых организмов состоит из ряда морфофизиологических этапов. Каждый из них начинается с этапа повышенной чувствительности к действию неблагоприятных факторов внешней среды [19]. П.Г.Светлов установил принцип выделения критического периода, который определяется совпадением по времени резкого повышения чувствительности организма к действию факторов самого разного происхождения: изменения температуры, давления, содержания кислорода, ультрафиолетового и рентгеновского облучения. При этом в зависимости от дозы и длительности воздействия наблюдаются три типа реакции организма. При высоких дозах эти факторы вызывают либо гибель, либо уродства развития и возникновение наследственных изменений. Причём реакция организма не зависит от действующего фактора. На воздействия, находящиеся в пределах физиологической нормы, организм отвечает нормальным развитием.

На рис. 11 представлены данные, характеризующие влияние внезапной перемены температуры на развитие форели.

^{Рис. 11. Влияние внезапной перемены температуры на развитие форели}

Б.Л.Астауров разработал условия «успешного применения термоактивации  и дал элементарно простой, безотказно действующий рецепт получения гусениц, коконов и бабочек тутового шелкопряда без оплодотворения. Теперь каждый может легко это сделать, если извлечёт из тела девственной бабочки-самки яичники, освободит яйца из яйцевых трубок, протрёт их через тюлевое сито, промоет в обыкновенной воде, просушит в тени на фильтровальной бумаге и, выждав 6, а лучше 12 час., подвергнет их партеногенетической термоактивации. Для этого надо продержать яички в марлевом мешочке в воде, нагретой точно до С, в течение 18 мин., а затем сразу охладить их, погрузив на 5–10 мин. в воду комнатной температуры» [20]. Из приведённой технологии клонирования неоплодотворённых яйцеклеток тутового шелкопряда очевидно, какой уровень подробности параметров процесса надо знать, чтобы эксперимент стал успешным. К настоящему времени этот процесс доведён до промышленной реализации.

Так что до выяснения полного набора условий, определяющих программу развития системы, процесс воспринимается как случайный.

На самом деле здесь реализуется принцип дополнительности Н.Бора, в соответствии с которым противоположности не противоречивы, а дополнительны, что и было известны классику суфизма XII века Руми: «Все противоположности взаимосвязаны, выявляя в конечном счёте единую реальность... Всё уясняется в сравнении с противоположным... Средоточием для проявления любой вещи служит её противоположность, любая вещь помогает своей противоположности... Творение зиждется на противоположностях... Все противоположности кажутся нам противоположными. Один мудрец знает, что они исполняют одно дело и не противоположны друг другу» [21].

Не решённым при этом остаётся вопрос, поставленный  М.А.Булгаковым: «…кто же управляет жизнью человеческой и всем вообще распорядком на Земле?

 – Сам человек и управляет, – поспешил сердито ответить Бездомный на этот, признаться, не очень ясный вопрос.

 – Виноват, для того, чтобы управлять, нужно, как-никак, иметь точный план… хотя бы на смехотворно короткий срок, ну, лет, скажем в тысячу…» [22].

Итак, при разработке моделей природных систем как основы новых технологий совершенно необходимо учитывать: дискретность; простоту систем через их структуру; природу, а не только свободу воли; детерминизм, а не только случайность.

В.И.Кузьмин, Н.А.Галуша, n.galusha@edinros.rи