Храм знаний: » Принципы динамической организации

Дата: 21.05.2016

ВВЕДЕНИЕ

Чрезвычайно важным обстоятельством является то , что почти во всех
работах по общей теории систем рассматриваются именно вопросы описания
поведения систем , при котором остаётся в тени источник движения и развития
системы , то есть осуществляется , если можно так сказать , кинематический
подход . В методологическом отношении более важной представляется именно
эта сторона , игнорированная общей теорией систем . Если верно , что все
коллизии бытия системы заключены в её внутреннем и внешнем взаимодействии ,
то естественно положить в основу общей теории систем некоторую совокупность
феноменологических положений , отражающих причинно-следственные отношения
систем , то есть представляющих основные моменты поведения систем в их
внутреннем и внешнем взаимодействии . Иными словами , не следует ли создать
общую теорию систем по образу динамики Ньютона , устанавливающей в своих
исходных положениях совокупность причинно-следственных механических
отношений тел , на основе которых прочно покоится «теория механических
систем» . Но тогда общая теория систем в общую теорию динамики , на основе
которой можно рассмотреть динамическую организацию вообще и её различные
принципы .

Путь в динамику систем проходит через понятие структуры . Говоря
полнее , исследование динамики системы непосредственно связано , а точнее —
предполагает знание одной из важнейшей её сторон — структуры . Вместе с тем
, проблема структуры и вне связи с общей динамикой систем имеет большое
значение для всех наук в связи с развитием структурно-системного метода
исследования . В последние годы проблема структуры привлекает к себе
внимание широкого круга исследователей .
Первым моментом . требующим определения , является понятие
состояния системы или понятие состояния движения системы . Под термином
состояние системы везде ниже будем понимать состояние движения (внутреннего
и внешнего) системы .
Некоторые учёные считают , что поиск определения понятия состояния
в общем его выражении , пригодном для всех систем , есть задача трудная , а
возможно даже невыполнимая . В этом суждении есть резон . Но без понятия
состояния , как известно , не обходится ни одна из специальных наук .
Дадим определение : состояние движения системы представляется
величинами некоторого набора характеристик , отражающих субстанциональную и
структурную сторону системы . Динамическое состояние (состояние движения)
материальной точки , например , при известной действующей силе задаётся
значениями трёх координат и трёх импульсов (или скоростей) в данный момент
времени . Состояние микросистемы (ядра , атома , молекулы) задаётся набором
собственных значений квантово-механических переменных , то есть известной
совокупности квантовых чисел . Состояние однородной уравновешенной
термодинамической системы описывается двумя независимыми параметрами
(давлением и температурой или объёмом и энтропией и т. д.) . Сложнее
вычленить независимые переменные в таких системах , как организм , общество
и т. д. , но основные элементы , играющие решающую роль в определении
состояния , могут быть указаны и здесь . Известно , например , что
состояние общественной системы определяется уровнем развития
производительных сил и характером производственных отношений . Более
глубокое расчленение , детализация и конкретное количественное и
качественное описание этих элементов будут точнее представлять состояние
общественной системы .
В общем случае можно сказать , по-видимому , что состояние движения
системы есть её бытиё в данный момент времени . Это определение , однако ,
не решает проблемы состояния , ибо в последующем должны быть изысканы
средства для конкретного описания и количественного представления бытия
системы в каждый момент времени , а именно этот аспект и несёт в себе
главную трудность .
Теперь можно сформулировать некоторые общие принципы динамической
организации справедливые для широкого круга систем (начиная от атомных
ядер) , и которые в качестве независимых постулатов следует положить в
основу аксиоматики общей динамики .
Принцип первый . Всякая система имеет состояние , характеризующееся
тождественным внутренним обменом движущейся материи , к которому стремится
в условиях равновесной окружающей среды .
Возьмём микросистему — атом , молекулу . В условиях
термодинамического равновесия окружающей среды микросистема осуществляет
периодический (некоторому случайному закону) нетождественный внутренний и
внешний обмен , поглощая и излучая фотоны . состояние системы испытывает
изменения (возбуждения и переходы в основное состояние) , колеблющиеся
возле некоторого среднего значения , определяемого конкретными условиями
термодинамического равновесия . Система оказывается уравновешенной в
среднем . Внутренний и внешний обмен стационарны и тождественны в среднем
значении их характеристик . Можно поэтому сказать , что микросистема ,
находящаяся в составе термостата , стремится к своему в среднем
равновесному состоянию .
Теперь рассмотрим предельный случай внешнего равновесия , когда во
внешнем обмене микросистемы отсутствует положительная составляющая , то
есть когда система не получает движущейся материи извне . Иначе говоря ,
этот случай предельного внешнего равновесия системы характерен отсутствием
окружающих частиц и других форм материи , способных возбудить микросистему
. Неуравновешенная микросистема (радиоактивное ядро , возбуждённый атом или
молекула) в этих условиях стремится к основному стационарному состоянию с
минимумом энергии . Этот процесс сопровождается отрицательной составляющей
нетождественного обмена — излучением фотона (при высвечивании ядра атома
или молекулы) или выбросом других частиц (в случае радиоактивного распада
ядра) . Конечное основное состояние характерно стационарным тождественным
внутренним обменом . Внешний обмен в таких условиях обращается тождественно
в нуль .
Макросистема в термодинамически равновесной среде также
уравновешивается сама с собой и с окружающей средой . Этот процесс
происходит под действием нетождественного в общем случае внешнего и
внутреннего обмена . Начальные условия определяют изменение энтропии
системы , которое может быть как положительным так и отрицательным
(нагретое тело , помещённое в термостат с более низкой температурой ,
например , стремится к равновесию через уменьшение собственной энтропии) .
Предельный случай равновесного окружения с отсутствующей
положительной составляющей внешнего обмена в макромире — замкнутая система
. Как известно из второго начала термодинамики , замкнутая система под
действием нетождественного внутреннего обмена (перераспределения материи)
стремится к равновесному состоянию с максимумом энтропии и
характеризующемуся стационарным тождественным внутренним обменом .
Очевидно , что рассматриваемый принцип справедлив и по отношению к
организму и более сложным системам , ибо ни организм , ни другая сложная
система не способны к функционированию в условиях детального равновесия
среды , поскольку сами уравновешиваются . В обычных условиях ,
обеспечивающих жизнедеятельность организма , окружающая среда не
уравновешена . В среде , окружающей организм , имеется ряд веществ (белки ,
жиры , углеводы и пр.) , обладающих сложной структурой и пониженным
содержанием энтропии , за счёт разрушения которых организм поддерживает в
самом себе внутреннюю и внешнюю уравновешенность . Если уберите из
окружающей среды неуравновешенные вещества , привести её в детальное
равновесие , как сразу же в равновесное состояние придёт и организм , тогда
его глубоко дифференцированная структура распадётся .
Правомерность первого принципа динамической организации можно
продемонстрировать и в динамике . Тело , движущееся с некоторой начальной
скоростью в равновесной окружающей среде , преодолевает силы трения и
осуществляет нетождественный обмен , передавая в окружающую среду материю ,
связанную с его импульсом и кинетической энергией . Этот процесс
завершается , как известно , полной остановкой тела , уравновешиванием его
с окружающей средой и обращением нетождественного обмена в стационарный
тождественный .
В заключении рассмотрения первого принципа динамической организации
можно дать ему вторую , совершенно очевидную формулировку . Равновесная
среда уравновешивает любую находящуюся в ней систему , то есть обращает
внутренний и внешний обмен системы в усреднённо стационарный тождественный
(в общем случае) .
И третья формулировка для частного предельного случая внешнего
равновесия : внутренний обмен системы , находящейся в равновесном окружении
и лишённой положительной составляющей внешнего обмена в его суммарном
значении (это условие означает , что система находится под действием только
внутренних неуравновешенных в общем случае сил , то есть внутреннего обмена
, внешние силы уравновешены) , ведёт систему к внутреннему равновесию и
обращается в стационарный тождественный .
Принцип второй . Система сохраняет состояние неизменным , пока её
обмен движущейся материи (внутренний и внешний) тождествен .
С точки зрения законов сохранения материи и движения этот принцип
совершенно очевиден : система , осуществляющая тождественный обмен ,
абсолютно «прозрачна» для потока падающей на неё материи , вследствие чего
проходящая через систему материя не оставляет в ней (системе) никакой
следовой реакции .
Иллюстрируем правомерность этого принцип в примерами из различных
отраслей природы .
В механике . Реальное инерциальное движение в той мере , в какой
оно вообще имеет место (падение , например , шарика в вязкой жидкости под
действием постоянной силы тяжести) , обязано не отсутствию сил , а их
равновесию ,то есть выступает как результат тождественности некоего
специфического обмена .[1] В этом обмене шарик получает движущуюся материю
у ускоряющего поля и отдаёт её окружающей вещественной среде (вязкой
жидкости) .
В термодинамике . Термодинамическая система , уравновешенная в
изотермических условиях (газ в цилиндре под поршнем , например , или чёрное
излучение в закрытой полости) , сохраняет (если пренебречь исчезающими
малыми флюктуациями) равновесное состояние не в силу отсутствия
взаимодействия , а в результате тождественного обмена частицами ,
излучением и пр.
В микромире . Микрочастицы (молекулы , атомы , ядра и элементарные
частицы) сохраняют основное стационарное состояние неизменным , если
отсутствует возмущающее воздействие извне в виде фотонов и других частиц .
Это состояние сохраняется также в результате (в конечном итоге) акта
присоединения — отчуждения фотона , например , ибо этот акт является
тождественным обменом в его среднем значении в системе центра масс (фотон
присоединяется , фотон отчуждается — атом возвращается в исходное основное
состояние) . Хотя в процессе обмена состояние атома изменялось , но в конце
этих событий , когда обмен за счёт обратимости микропроцессов оказался
сбалансированным в тождественный , атом вновь оказался в том же исходном
основном состоянии .
Рассмотрим предельный частный случай тождественного внешнего обмена
, когда все его компоненты равны нулю (полный реальный обмен в нуль не
обращается из-за того , что всякая материальная система обладает внутренним
движением , то есть внутренним обменом , не обращающимся в нуль) .
В этом случае меняется формулировка второго принципа динамической
организации : замкнутая система , осуществляющая тождественный внутренний
обмен , сохраняет состояние неизменным (замкнутость системы означает
отсутствие внешнего обмена) .
В механике материальной точки , не имеющей внутреннего состояния
(можно сказать , обладающей тождественно нулевым внутренним обменом —
идеализация) , последняя формулировка по содержанию совпадает с законом
инерции : отсутствие сил — отсутствие обмена — отсутствие изменения
состояния .
В термодинамике этот случай характеризуется равновесием замкнутой
системы , а формулировка второго принципа динамической организации
воспроизводит постулат о сохранении равновесия .
По отношению к микросистемам эта формулировка совпадает с известным
в квантовой механике положением об устойчивости основного квантового
состояния .
Таким образом второй принцип является обобщением трёх положений из
различных областей (или сторон) природы : закона инерции — из механики ;
постулата о сохранении равновесия замкнутой макросистемы — из термодинамики
; постулата об устойчивости стационарности основного состояния микросистем
— из квантовой механики . Поэтому второй принцип динамической организации
может быть назван обобщённым законом инерции .
Принцип третий . Динамическое состояние системы изменяется только в
результате нетождественного (внутреннего и внешнего , внутреннего или
внешнего) обмена движущейся материи .
Простейший случай — механика , здесь динамическое состояние
свободного тела изменяется лишь при отличной от нуля производной импульса
оп времени (равной действующей силе) , то есть при появлении ускорения , но
при ускоренном движении наращиваются (или убывают) значения таких величин
как энергия , масса , импульс , которые являются неотъемлемыми
характеристиками субстанциональной стороны материи .[2] Поэтому при
ускоренном движении тел можно говорить о накоплении материи как субстанции
, которое является прямым изменением состояния тела , с одной стороны , а с
другой — прямым результатом нетождественности обмена на входе над мощностью
обмена на выходе или наоборот . Из этого следует , что третий принцип
динамической организации в механике является обобщением второго закона
динамики Ньютона .
В термодинамике макросистема изменяет состояние либо в результате
присоединения (отчуждения) движущейся материи в различных формах
(нетождественный внешний обмен) , либо в результате перераспределения
движущейся материи внутри системы , через изменение её внутренней структуры
(нетождественный внутренний обмен) . То же самое справедливо по отношению к
микросистемам , в которых состояние изменяется либо вследствие распада ,
либо через поглощение других частиц , то есть в следствие нетождественного
обмена .
Если разделить всю совокупность возможных изменений состояний на
два класса — приближение к равновесию (к стабильному тождественному
внутреннему обмену) и удаление от него , то можно сказать следующее . К
равновесному состоянию система стремится как в условиях равновесной среды ,
то есть при тождественном внешнем обмене , так и случае отсутствующего
внешнего обмена (при тождественно нулевом внешнем обмене) в результате
нетождественного внутреннего обмена . Но выйти из равновесного состояния ,
характеризующегося стационарным тождественным обменом (микросистема в
основном состоянии , уравновешенная макросистема) , в состояние
неравновесное система внутренне не способна в отсутствие нетождественного
внешнего обмена . В микросистемах возбуждение возможно лишь в результате
положительного внешнего обмена (превышение мощности обмена на входе над
мощностью обмена на выходе) , то есть за счёт поглощения других частиц . В
макросистемах переход из равновесного в неравновесное состояние возможен
как при положительном , так и при отрицательном внешнем обмене .
Таким образом , внутренний и внешний нетождественный материи ,
осуществляемый системой , является движущей силой , обусловливающей все
изменения её состояния .
В полном объёме системы ведущая роль может принадлежать как внешней
его стороне (внешнему обмену) , так и внутренней (внутреннему обмену) .
Если учитывать только изученные естествознанием формы движения материи , то
можно сказать , что в неживой природе судьба всякой конечной системы
определяется внешним обменом , регулируемым окружающей средой . Поэтому
целостная (конечная ограниченная ) система в своём внутреннем состоянии
неотступно следует за изменениями окружающей среды , то есть
уравновешивается с последней . Можно указать на радиоактивный распад (или
высвечивание микросистемы) , в котором система переходит к стабильному
равновесию через нетождественный обмен , источником которого является якобы
обмен внутренний , то есть сама система . В действительности это не совсем
верно . Нагретое тело в холодном термостате то уравновешивается через
излучение , расширение и т. д. , то есть под действием якобы внутренних сил
(внутреннего обмена) , но ведущая роль остаётся всё же за термостатом .
Расширение такой системы неукоснительно следует за убылью возмущающих
факторов со стороны среды , которой и принадлежит ведущая роль .
Следовательно , движущей силой таких процессов в неживой природе является
внешний обмен , регулируемый окружением .
В бытии объектов живой природы , при условии выполнения некоторых
необходимых предпосылок со стороны внешнего обмена , обеспечивающих
возможность реализации системы (организма) , ведущая роль принадлежит
внутреннему обмену , регулируемому системой . Только этим можно объяснить
этот общеизвестный факт , что из двух систем — камня и зерна (семени
растения) только вторая внутренне способна и реализует в своём развитии
микроструктурную неуравновешенность окружающей среды , выходя в этом
процессе за пределы термодинамической формы движения , изменяя своё
внутренне состояние в строну убыли энтропии , то есть с наращиванием
внутренней неуравновешенности , тогда как первая система (камень)
уравновешивается с окружающей средой в пределах термодинамических
соотношений . В условиях термодинамически уравновешенной окружающей среды
(по температуре , давлению и химическому потенциалу частиц) и камень и
зерно ведут себя одинаково — уравновешиваются .
В частном случае тождественно нулевого внешнего обмена при
тождественном внутреннем обмене системы третий принцип динамической
организации обращается во второй (в обобщённый закон инерции) подобно тому
, как второй закон динамики Ньютона в предельном случае равных нулю
действующих сил переходит в закон инерции . Этот переход , однако , имеет
чисто формальный смысл . В методологическом же отношении обобщённый закон
инерции (и закон инерции в механике) сохраняет своё значение — его
содержание независимо . Ведь прежде , чем искать причину изменения
состояния (движущую силу) , нужно быть уверенным в том , что система
обладает устойчивостью движения , свойством сохранения состояния в
отсутствие внешний возмущений . Следовательно , можно сказать , по-видимому
, что закон инерции является первым звеном в концепции причинности .
Принцип четвёртый . Нетождественный обмен движущейся материи ,
осуществляемый системой , с необходимостью изменяет её состояние .
В микромире нетождественный обмен , как процесс присоединения или
отчуждения движущейся материи в конкретных формах (фотонов , электронов ,
позитронов и др.) , по данным квантовой механики , атомной и ядерной физики
и физики элементарных частиц , действительно имеет необходимое следствие в
изменении состояния микросистемы . Механика , термодинамика и
электродинамика показывают , что в макромире также имеет место необходимая
взаимосвязь между нетождественным обменом системы и изменением её состояния
. Таким образом , как в микромире , так и в макромире третий принцип
динамической организации обратим .
Суть четвёртого принципа в том , что каждый акт нетождественного
обмена выступает как процесс обоюдного изменения состояния обоих
участвующих в нём агентов : система в нетождественном обмене перерабатывает
(изменяет состояние) присоединяемых (отчуждаемых) материальных объектов , а
эти объекты , в свою очередь , изменяют состояние системы . Другими словами
— действие равно противодействию . Протон , присоединяющий электрон ,
изменяет динамическое состояние последнего , превращая его из свободной и
относительно независимой целостной системы в подчиненную часть атома
водорода . Вторая сторона этого акта обмена — в изменении состояния самого
протона , который обращается в атомное ядро . В организме или обществе
непрерывный процесс изменения состояния перерабатываемых в обмене веществ
есть в то же время процесс изменения собственной структуры организма или
общества .
Труд можно рассматривать как процесс , совершающийся между
человеком и природой , процесс , в котором человек своей собственной
деятельностью опосредствует , регулирует и контролирует обмен веществ между
собой и природой . Веществу природы он сам противостоит как сила природы .
Для того чтобы присвоить вещество природы в форме , пригодной для его
собственной жизни , он приводит в движение принадлежащие его телу
естественные силы : руги и ноги , голову и пальцы . Воздействуя
посредством этого движения на внешнюю природу и изменяя её , он в то же
время изменяет свою собственную природу .
В понятиях причины-следствия это важное положение можно изложить
следующим образом . Внутренний механизм причинения работает не
однонаправленно — только от причины к следствию . Новые звенья в цепях
причинения всегда формируются в ходе «борьбы» двух противоборствующих
тенденций : воздействие причины на следствие и воздействия следствия на
причину . Первая является основной и определяющей . Вторая при некоторых
обстоятельствах может оказаться неявной , скрытой . Но тем не мене она ,
как и первая , всегда существует : неизбежность переноса материи и
движения от причины к следствию ведёт к тому , что уже сам факт порождения
следствия определённым образом изменяет причину . Подобное действие
следствия на причину надо считать универсальным свойством причинности .
Список использованной литературы

Бурков В. Н. Кондратьев В. В. Механизмы функционирования

организационных систем . М. 1961.
Прохоренко В . К. Методологические принципы общей динамики

систем . Минск 1969.
Свидерский В. И. Некоторые вопросы диалектики изменения и

развития . М. 1965.
Свидерский В. И. Противоречивость движения и её проявление .

Л. 1959.
Сетров М. И. Общие принципы организации систем и их

методологическое значение .М. 1975.
Сетров М. И. Основы функциональной теории организации .

Л.1972.
————————
[1] Для расширенной системы (поле , падающее тело и вещественная среда)
этот обмен не является тождественным .
[2] При движении материальной точки по круговой орбите в центрально-
симметричном поле её динамическое состояние следует считать неизменным ,
как это и делается в квантовой механике

Метки:
Автор:

Опубликовать комментарий