Структурные уровни организации
В классическом естествознании (прежде всего в XX веке) учение о принципах структурной организации материи было представлено классическим атомизмом. Наиболее существенными изменениями в наших представлениях о принципах структурной организации материи являются те, которые выражаются в современном развитии системных представлений. Общая схема иерархического ступенчатого строения материи, связанная с признанием действия относительно самостоятельных и устойчивых уровней, узловых точек в ряду делений материи, сохраняет свою силу и эвристические значения.
Согласно этой теории дискретные объекты определенного уровня материи, вступая в специфические взаимодействия, служат исходными при образовании и развитии принципиально новых типов объектов с иными свойствами и формами взаимодействия. В данном случае большая устойчивость и самостоятельность исходных, относительно элементарных объектов обусловливает повторяющиеся и сохраняющиеся свойства, отношения и закономерности предметов более высокого уровня. Это положение свойственно системам различной природы.
Любая сложная система, возникшая в процессе эволюции по методу проб и ошибок, должна иметь иерархическую организацию. Это явление играет огромную роль. Фактически всякая теория, как появившаяся естественно, так и созданная человеком, может считаться организованной, только если она основана на некоей иерархии или переплетении нескольких иерархий. Концептуальные формы выражения идеи структурных уровней материи многообразны. Определенное развитие идея уровней получила в ходе анализа концептуально устроенного аппарата фундаментальных, относительно завершенных физических теорий, теории эволюции живых организмов.
|
|
|
Структура представляет собой внутреннюю организацию, которая способствует связи составляющих систему элементов, определяющая существование ее как целого и ее качественные особенности. Важнейшим свойством структуры является ее относительная устойчивость, понимаемая как процесс сохранения в изменении. Однако подобная система содержит явную динамичность, отдельные временные моменты, представляет собой процесс развертывания во времени и в пространстве новых свойств элементов. Понятие «уровень организации» в отличие от термина «структура» включает, помимо всего прочего, представление о смене структур и ее последовательности в ходе исторического развития системы с момента ее возникновения. В то время как изменение структуры может быть случайным и не всегда имеет направленный характер, изменение уровня организации происходит особым образом. Основоположники теории организации русские ученые Е.С. Федоров (1853-1919) и А.А. Богданов (1873-1928) определяли организацию изучаемого объекта (системы) как совокупность консервативных, медленно изменяющихся (в частном случае постоянных, неизменных) характеристик объекта.
|
|
|
6.2. 
особенности описания сложных систем
Значительное число научно-исследовательских задач связано с рассмотрением сложных систем, которые включают множество элементов, каждый из которых в свою очередь представляет собой достаточно сложную основу. Все эти организации тесно взаимосвязаны с внешней средой. Их изучение в естественных условиях ограничено сложностью или невозможностью провести натурный эксперимент. При этом иногда единственным возможным методом исследования является моделирование (физическое, логическое, математическое). Любая гипотеза представляет собой обобщенную модель.
В настоящее время термин «общая теория систем» по предложению австрийского биолога-теореика Л. Берталанфи(1901-1972) объясняется в широком и узком смысле. Общая теория систем, понимаемая в широком смысле, охватывает комплекс математических и инженерных дисциплин, начиная с кибернетики и завершая инженерной психологией. Более узкое толкование термина связано с выбором класса математических моделей для описания систем и уровня их абстрактного описания. Сходная ситуация складывается и с теорией развития сложных систем.
|
|
|
В широком смысле теория развития сложных систем представляет собой естественно-научную конкретизацию общей теории развития - материалистической диалектики. В рамках этой же теории должны быть объединены основные положения о поведении сложных систем, разработанные в различных областях научного знания, в результате чего может быть построена концептуальная модель процессов развития сложных систем различной природы. Более узкое понимание теории развития предполагает построение математических моделей развития конкретных систем (биологических, экологических, экономических, социальных и т.п.). В этом случае объект исследования выделяется и анализируется конкретной научной дисциплиной.
Математические модели любых систем могут быть охарактеризованными двумя типами - эмпирическим и теоретическим. Необходимо отметить, что эмпирические модели - это математические выражения, аппроксимирующие (с использованием тех или иных критериев приближения) экспериментальные данные о зависимости параметров состояния системы от значений параметров влияющих на них факторов.
|
|
|
Для эмпирических математических моделей не требуется получения никаких данных о строении и внутреннем механизме связей в системе. Построение эмпирических моделей – что единственно возможный способ моделирования тех элементов системы, для которых нельзя построить в настоящее время теоретических моделей из-за отсутствия сведений об их внутреннем механизме. Вопросы, связанные с формированием эмпирических моделей, относятся к области обработки наблюдений или, точнее, к математической теории планирования эксперимента.
Теоретические модели систем производятся на уровне синтеза обобщенных представлений об отдельных слагающих их процессах и явлениях, основываясь на фундаментальных законах, описывающих поведение вещества, энергии, информации. Теоретическая модель описывает не конкретную систему, а целый класс систем. Поэтому ее проверка возможна при исследовании конкретных частично или полностью наблюдаемых организаций. В дальнейшем проверенную таким образом теоретическую модель можно применять для описания и изучения конкретных ненаблюдаемых систем.
Между эмпирическими и теоретическими моделями не существует резкой границы. Любые математические модели, в конечном счете, выражаются через параметры, определяемые экспериментальным путем. Большинство процессов столь сложны, что при современном состоянии науки очень редко удается создать их универсальную теорию, действующую во все времена и на всех участках рассматриваемого процесса. Вместо этого необходимо с помощью экспериментов и наблюдений постараться понять факторы, которые определяют поведение системы. Известно, что материальное единство мира находит свое отражение во взаимосвязи целого и его частей. До недавнего времени в естествознании преобладающим был подход, согласно которому часть всегда рассматривалась как более простое, чем целое.
Новое направление - синергетика объясняет процессы, в которых целое обладает такими свойствами, которых нет у его частей. Наука рассматривает окружающий материальный мир как множество локализованных процессов различной сложности и требует отыскать единую основу организации мира как для простейших, так и для сложных его структур. В то же время синергетика не утверждает, что целое сложнее части. Она указывает на то, что целое и часть обладают различными свойствами и в силу этого отличны друг от друга. В синергетике осуществляется попытка описать развитие мира в соответствии с его внутренними законами развития, опираясь при этом на результаты всего комплекса естественных наук.
Одним из основных терминов синергетики является понятие нелинейности. Поведение нелинейных систем принципиально отличается от поведения линейных. Математические исследования природы линейности и нелинейности были вызваны потребностями развития физики. Постановка задачи о нелинейности связана с именами Д. Рэлея, Ж. Д'Аламбера, Ж.Пуанкаре, которые исследовали математическую модель струны и другие образования при помощи дифференциальных уравнений.
Синергетика, используя единство линейности и нелинейности, указывает в теории на те аспекты материального единства мира, которые связаны с общими свойствами саморазвития сложных систем. Нелинейные уравнения, составляющие основу этой теории, позволяют с помощью достаточно простых моделей описывать самые различные материальные процессы.
6.3. БИОСФЕРА И НООСФЕРА. ИДЕИ в.и. веРНАДСКОГО
Наличие на нашей планете водной оболочки – гидросферы – и воздушной атмосферы действительно является одним из ее самых заметных отличий от других планет Солнечной системы. Но главное отличие все же состоит в том, что на Земле существует живое вещество – растительный и животный мир. В связи с этим Э. Зюсс в 1875 году ввел термин «биосфера». Это созданное из греческих корней слово в буквальном переводе обозначает «шар, наполненный жизнью, область жизни, сфера жизни».
Биосферой называется та часть литосферы, гидросферы и атмосферы Земли, в которой существует живое вещество. В ее состав входят не только растительный покров, животный мир и человечество, обитающие на планете, но и все реки, озера, водная масса океанов, почвенный слой, верхний слой земной коры. На поверхности Земли практически нет участков, на которых отсутствует жизнь. Даже в жарких и безводных тропических пустынях, среди высокогорных ледников и полярных льдов обнаружены микроорганизмы.
Учение о биосфере разработал В. Вернадский. Он рассматривал биосферу как сферу единства живого и неживого, переосмыслив понятие биосферы. Вернадский родился в Петербурге в семье профессора политической экономии, яркого представителя русской либеральной интеллигенции прошлого века. Учеба на физико-математическом факультете Петербургского университета, где среди профессоров находились светила русской науки (Д. Менделеев, А. Бутлеров, Н.Н. Бекетов (1827-1911), И.М. Сеченов (1829-1905) сыграла большую роль в судьбе Вернадского. Однако наибольшее влияние на Вернадского, несомненно, оказал В. Докучаев (основоположник генетического почвоведения, создатель учения о географических зонах), преподававший в университете минералогию. В то же время будущий ученый искренне увлекся учением Л.Н. Толстого. В отличие от известного писателя он всю свою жизнь сохранял веру в научное знание и стремился найти ответ на множество вопросов бытия на основе логического анализа фактов, достоверных сведений о мире и человеке.
В 1885 г. Вернадский был оставлен хранителем Минералогического кабинета Московского университета. В 1897 г. Вернадский защищает докторскую диссертацию и становится профессором Московского университета. По инициативе Вернадского в 1915 г. создается комиссия по изучению естественных производительных сил России при Академии наук. Ученый оставил обширное научное наследие. В 1926 г. выходит его знаменитая работа «Биосфера», посвященная области жизни и геохимической деятельности живого вещества.
Как многие выдающиеся естествоиспытатели, Вернадский пришел к собственным философским воззрениям, производя в них естественное обобщение фундаментальных принципов, лежащих в основе мироздания. Центром его воззрений стало возрождение древней идеи о центральной роли человека, его разума во всей Вселенной, которая, как это не парадоксально звучит, недооценивалась, прежде всего, из-за успехов классической науки, увенчавшихся созданием А. Эйнштейном общей теории относительности.
Большинство ученых традиционно относились к человеку всего лишь как к талантливому созерцателю, исследователю природы, тогда как Вернадский увидел в человеке умелого творца природы. «Мы только начинаем сознавать - писал Вернадский - непреодолимую мощь свободной научной мысли, величайшей творческой силы Homo Sapiens, человеческой свободной личности, величайшего нам известного проявления ее космической силы, царство которой впереди».
Исследователь считал, что живое всегда существовало на нашей планете. Иными словами, жизнь была на Земле всегда. Под биосферой Вернадский понимал тонкую оболочку Земли (если представить планету в виде апельсина, то толщина биосферы- папиросная бумага), в которой все процессы протекают под прямым воздействием живых организмов. Биосфера располагается в диапазоне от 6 км в недра Земли и до 20 км над Землей.
Основы организации и устойчивости биосферы. Исходной основой существования биосферы и происходящих в ней биогеохимических процессов является астрономическое положение нашей планеты и прежде всего ее расстояние от Солнца и наклон земной оси к плоскости земной орбиты. Это пространственное расположение Земли определяет в основном климат на планете, который образует жизненные циклы всех существующих на ней организмов. Солнце является основным источником энергии биосферы и регулятором всех геологических, химических и биологических процессов на нашей планете.
Эмпирические обобщения Вернадского:
1. Первым выводом из учения о биосфере является принцип целостности биосферы.
2. С принципом целостности биосферы и неразрывной связи в ней живых и косных компонентов связан и принцип гармонии биосферы и ее организованности.
3. Роль живого в эволюции Земли. Лик Земли, как считал ученый, или небесные тела фактически сформирован жизнью.
Вещества биосферы (по Вернадскому) - это разнородные природные части биосферы, их всего семь: 1)живое вещество; 2) биогенное вещество (уголь, нефть и др.); 3) косное вещество (атмосфера, горные породы, минералы и др.) – создано из живых организмов; 4) вещество рассеянных атомов; 5) биокосное вещество (почвы, воды); 6) вещество в радиоактивном распаде; 7) вещество космического происхождения.
Понятие ноосферы, или сферы разума для характеристики современной геологической стадии развития биосферы ввел в 1927 г. французский математик и философ Э. Леруа. П. Шарден определил ноосферу как одну из стадий эволюции мира. Это удивительно совпало с тем моментом, когда человек заселил всю планету. Так, человечество экономически окрепло. Научная мысль слилась воедино, благодаря успехам в технике связи.
В. Вернадский рассматривает ноосферу как сферу разумного взаимодействия человека и природы. Согласно точке зрения ученого, ноосфера – это биосфера, преобразованная трудом человека и измененная научной мыслью, т.е. под влиянием мысли и труда человека биосфера закономерно переходит в ноосферу. Человечество, производство и Природа – главные компоненты ноосферы. Они образуют единую систему, так как человечество для своего существования не может остановить ни промышленное, ни сельскохозяйственное производство. Также оно не может отказаться от достижений научно-технического прогресса и вернуться в первобытное состояние.
6.4. переход БИОСФЕРы в НООСФЕРу
Концепция В. Вернадского основывается на признании решающей роли человеческой деятельности, труда и мысли в эволюции биосферы. Ученым доказано, что ноосфера, или сфера разума, будет значительно определять не только прогресс общества, но и эволюцию биосферы в целом, а через нее и процессы, совершающиеся на Земле.
Человек, как всякое живое вещество, есть своеобразная функция биосферы, в определенном ее пространстве-времени. Прорыв научной мысли подготовлен всем прошлым биосферы и имеет эволюционные корни. Ноосфера - это биосфера, переработанная научной мыслью.
Цивилизация «культурного человечества», по мысли Вернадского, является формой организации новой геологической силы, создавшейся в биосфере. Она не может прерваться и уничтожиться, потому что это большое природное явление. Образуя ноосферу, новая форма всеми корнями связывается с этой земной оболочкой, чего раньше в истории человечества не было. Ценность данной концепции состоит в том, что она дает конструктивную модель вероятного будущего. Её ограниченность заключается в том, что она рассматривает человека как прежде всего разумное существо, тогда как индивидуум и тем более общество в целом редко ведет себя по-настоящему разумно. Пока человечество движется совсем не к ноосфере, которая до сих пор остается одной из научных гипотез. Центр понятия ноосферы определяет вера в призвание людей, которые должны изменить биосферу с помощью науки и техники. Необходимы большие усилия для сохранения самой биосферы в связи с многократно возросшими нагрузками на нее. В связи с этим возникает общая для всего человечества глобальная проблема сохранения окружающей среды и особенно живой природы.
В «Философских мыслях натуралиста» В. Вернадский писал: «Мы как раз переживаем ее яркое вхождение в геологическую историю планеты. В последние тысячелетия наблюдается интенсивный рост влияния одного видового живого вещества - цивилизованного человечества - на изменение биосферы. Под влиянием научной мысли и человеческого труда биосфера переходит в новое состояние - в ноосферу». Эти мысли ученого актуальны и современны.
В XX в. доказано, что любые происходящие на планете события связываются в единое целое. Социальная, научная и культурная связанность человечества в начале XXI в. только усиливается и углубляется. В. Вернадский предвосхитил неизбежность ноосферы, подготавливаемой как эволюцией биосферы, так и историческим развитием человечества. С точки зрения ноосферного подхода по-иному видятся и современные болевые точки развития мировой цивилизации.
Одной из важнейших проблем формирования организованности ноосферы является вопрос о месте и роли науки в жизни общества. В.И. Вернадский рассматривает научную сферу в качестве средства развития человечества как геологическую и историческую силу, изменяющую биосферу и жизнь человечества. Она является тем основным звеном, посредством которого углубляется единство биосферы и человечества.
Дата добавления: 2015-12-18; просмотров: 18; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!