Текст книги "Естественные системы. Концепция формирования. Золотая пропорция"

Николай Аксютин
Естественные системы. Концепция формирования. Золотая пропорция

Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения правообладателя.

978-5-9500-3374-2

© Н. Аксютин, 2017

© Издательство «Моя Строка»

* * *

Преамбула

Настоящая работа по существу является второй публикацией книги Н. Аксютина «Концепция формирования сложных естественных систем (версия)». Книга доработана, но ее концептуальные основы не изменились. Незначительной доработке подвергся текст, преамбула, суще6ственно переработаны раздел «Золотая пропорция» и заключение.

Концепция – система взглядов, выражающая определенный способ видения, понимания, трактовки каких-либо явлений, процессов. Это изложение основной идеи объяснения какого-либо явления Бытия, подлежащей дальнейшему исследованию. Именно так следует понимать предлагаемую работу.

В ходе работы было просмотрено значительное количество литературы по теории систем и другим направлениям науки. В результате сложилось понимание того, что, поскольку формирование сложных естественных систем происходит естественным путем, то их структурам и самому процессу формирования должно быть присуще что-то общее. Общее в системном плане, независимо от физической сущности рассматриваемых систем. Поэтому в работе предпринята попытка сформулировать концептуальные основы построения структуры и процесса формирования сложных естественных систем.

В основу концепции (далее «Концепция…») положено то очевидное обстоятельство, что природа (без учета ее разумной части) ничего не проектирует, а создает свои объекты на основании свойств природных элементов, фундаментальных законов и условий обитания. Осуществляется это перебором всех возможных вариантов конструкции объекта с последующей проверкой на выживаемость. Выживает наиболее приспособленный, происходит естественный отбор в среде природных сложных систем. При этом считается допустимым (а точнее неизбежным) возникновение и реализация в природе всего множества объектов и явлений, существование которых не противоречит законам природы.

Данная концепция имеет целью сформулировать наиболее вероятные принципы формирования сложных естественных систем.

Процессы формирования систем рассматриваются с позиции «пре-зумпции естественности».

Возможно, что кто-то где-то и когда-то высказывал подобные идеи, но связного изложения их мне не встречались.

1. Некоторая информация к размышлению

Вопросы устройства Мироздания и его объектов интересует мыслящую часть человечества. При этом полагаем, что понятия «Мироздание» и «Вселенная» различны. Первое намного шире второго.

Та часть Вселенной, в которой мы обитаем, включает в себя объекты физической природы и, возможно, объекты иной природы. Какой «иной» – нам пока неизвестно. Нас интересуют только объекты физической природы. Именно они будут иметься в виду при употреблении термина «объекты».

Все объекты физической природы можно разделить на два класса:

естественные, созданные природой естественным путем без вмешательства какого-либо разума;

искусственные, спроектированные и созданные разумом. Природа ничего не проектирует, она создает все естественным путем без всяких проектов.

Нас интересуют только естественные объекты.

Вообще предполагается, что разум и интеллект есть явления естественного порядка, и поэтому искусственные объекты можно также считать естественными. Однако это уже совершенно другая сторона Бытия и рассмотрение ее выходит за рамки данной работы. Поэтому остановимся на принятой выше классификации объектов.

Естественные объекты можно разделить на два подкласса – живые и неживые. Строгой границы между ними наука пока не выявила. В формировании живых систем можно выделить два этапа – филогенез (формирование вида, таксона) и онтогенез (формирование индивидуального организма). В юрисдикции «Концепции…» находится филогенез. Онтогенез по существу есть формирование копии объекта филогенеза. Филогенез есть процесс формирования программы (генетического кода) создания индивидуального организма.

Непосредственным стимулом для проведения данного, так скажем, исследования послужила информация о некоторых особенностях человеческого организма.

К таким особенностям можно отнести:

первое – наличие точек аукопунктуры. Неизвестно, что это за точки и зачем природа их придумала. Но само наличие такой системы точек, влияние их раздражения на различные достаточно удаленные от них органы свидетельствует о наличии целостной взаимосвязанной структуры организма;

второе – в небольшой книге Альфреда Бираха “Здоровье – своими руками” с подзаголовком “Массаж рефлекторных зон” (Минск, Полымя”, 1985 г.) приведены рефлекторные зоны стопы человека. Такое впечатление, что организм спроецирован на стопу. При этом эти рефлекторные зоны влияют на состояние соответствующего органа, сохраняют информацию о его нормальном состоянии, не взирая на его заболевание. При этом надо полагать, что стопа так же отображает организм, как оглавление книги отображает ее содержание.

Третье – рефлекторные точки в ушной раковине также позволяют воздействовать на внутренние органы организма (имеется в виду в лечебном смысле) и в этом плане аналогичны рефлекторным зонам стопы. То есть они тоже хранят информацию о нормальном состоянии соответствующего органа и позволяют корректировать его текущее состояние.

В каком-то смысле организм также спроецирован в ушной раковине.

Четвертое – иридодиагностика. По радужной оболочке глаза можно судить о состоянии многих органов человека. И хотя по понятным причинам мы не можем воздействовать на органы через глаз, все-таки придется констатировать тот факт, что организм спроецирован и на радужку глаза.

Не исключена возможность, даже очень вероятно, что организм спроецирован и на другие части нашего тела, просто мы этого не знаем.

Возникает вопрос – и зачем природе понадобилось такое проецирование? Просто так, для интереса? Вряд ли. Тут можно только гадать и строить предположения. И одно из них похоже на самое естественное и правдоподобное – подобные проекции и связи есть остаточные следствия формирования человеческого организма в процессе его филогенеза. Не исключено, что и в организмах животных имеются подобные точки. Нам просто об их наличии ничего не известно.

Получается, что некоторые части тела структурно устроены аналогично всему телу. А именно, структура некоторых частей тела аналогична структуре всего тела. Обобщая скажем так – структуры частей системы и системы в целом подобны, или – структуры подсистем и системы в целом подобны. Такие системы называются фракталами. Т. о. естественные сложные системы – фракталы.

Я потому так подробно остановился на человеческом организме, что на нем лучше всего просматриваются некоторые особенности структуры сложной системы.

2. Термины и определения

Определимся с используемой ниже терминологией. Это необходимо в связи с тем, что некоторые из приводимых ниже понятий не имеют четкого общепринятого определения.

Поэтому есть необходимость в уточнении содержательности того или иного термина.

2.1. Система

В литературе есть множество определений понятия «система», что свидетельствует о сложности формулирования этого понятия. Поэтому из массива определений понятия «система» выберем то, которое нам наиболее подходит. Можно взять определение Л.Берталанфи («Теория систем»): «система – комплекс элементов, находящихся во взаимодействии и единстве». Можно взять определение из энциклопедического словаря: «система – целое, образованное взаимоподчинением составляющих его частей, элементов». И еще: «система – это полный, целостный набор взаимосвязанных элементов так, чтобы могла реализовываться функция системы».

В самом общем случае система есть объективное единство закономерно связанных друг с другом объектов, явлений, а также знаний о природе и обществе, т. е. понятие системы можно применять как к существующим, материально реализованным объектам, так и к отображению знаний о них или о будущих их реализациях.

Системы могут быть классифицированы по следующим параметрам:

• по происхождению – естественные, искусственные и смешанные. Но поскольку смешанные системы содержат элемент искусственности, то их их следует отнести к искусственным системам. «Концепция…» посвящена естественным системам;

• по отношениям с окружающей средой – системы могут быть открытыми и закрытыми. Открытые системы осуществляют непрерывный энергетический и информационный обмен с окружающей средой. Закрытые – системы с ограниченным обменом с внешней средой. «Концепция…» занимается открытыми системами;

• по отношению ко времени системы делятся на статические и динамические. Статические – системы с фиксированными во времени параметрами в определенном промежутке времени. Динамические – системы с изменяющимися во времени параметрами. В классе динамических систем следует особо выделить самоорганизующиеся системы. Кроме того, целесообразно сузить понятие «изменение» по отношению к системам. Под «изменением системы» следует понимать изменение параметров всех фрагментов (подсистем) системы вследствие влияния общих для всей системы факторов, а не изменения какого-то отдельного параметра одной из подсистем.

В «Концепции…» рассматриваются динамические самоорганизующиеся системы, т. к. процессы их формирования есть процессы самоорганизации и усложнения, протекающие во времени; по степени сложности системы подразделяются на малые и большие. И малые и большие в свою очередь подразделяются на простые и сложные. Малые и большие системы различаются по количеству входящих в них элементов. К сложным системам относятся системы, составные части которых рассматриваются тоже как системы. К простым системам относятся системы, составные части которых не могут рассматриваться как системы в рамках данного для рассматриваемой системы класса объектов.

Могут быть еще и другие градации систем, но для изложения «Концепции…» приведенного выше вполне достаточно.

Таким образом, в «Концепции…» рассматриваются естественные открытые динамические сложные самоорганизующиеся системы.

В разделе 1 естественные системы разделены на два подкласса – живые системы и не живые. Живые системы отличаются от остальных наличием специфических свойств. Можно назвать эти свойства свойствами разумности (СР). К этим свойствам относятся такие явления как ощущение, восприятие, представление, сознание, разумность, интеллект, личность. Все эти свойства формировались и усложнялись совместно с формированием их носителя. Линейку этих свойств можно рассматривать как ступени (уровни) формирования разумности живого на соответствующем этапе филогенеза. Поэтому процесс формирование СР целесообразно рассматривать в рамках «Концепции…».

Система характеризуется соответственно упорядоченностью, организацией и структурой.

Упорядоченность – фиксация наличия в системе определенного порядка элементов, отношений и связей в строении и функционировании.

Организация – фиксирует не только упорядоченность, но и специфические для каждой системы взаимоотношения между ее частями, подсистемами и уровнями.

Структура – обобщенная характеристика системных свойств, фиксирующих элементы, отношения и связи в наиболее абстрактной форме.

На понятии структура остановимся подробнее.

2.2 Структура

Под понятием структура может пониматься несколько смысловых представлений. Соответственно, одна и та же естественная система может быть представлена различными структурными схемами.

1. Иерархическая структура. При иерархическом представлении системы ее создание предполагается законченным, система стационарна. В этом случае иерархическая структурная схема описывает блочный состав системы и связи между блоками. Это общепринятая схема представления состава системы.

2. Уровневая структура представляет систему в виде схемы взаиморасположения уровней ее формирования. Уровневую структуру можно рассмотреть, как правило, только, после выяснения самого процесса создания системы.

3. Структура процесса создания системы есть представление о процедуре ее формирования, перехода от низшего уровня к высшему, от простого к более сложному.

Уровневые и иерархические структурные схемы – это разные характеристики системы. Иерархические структурные схемы отражают блочный состав уровней и системы, а также связи между блоками и элементами, в то время как уровневые структурные схемы отражают процедуру формирования системы. Варианты структур показаны на рис. 1-3.

Объекты могут быть структурированными и бесструктурными. Объекты, попадающие под выше приведенные определения системы, будем считать структурированными системами. Все остальные объекты являются бесструктурными и к системам не относятся. Это деление объектов, естественно, является чисто условным, так как отсутствие структуры есть тоже структура. Видимо наука еще не знает, как описать бесструктурные системы. Кроме того, в природе есть объекты, о структуре которых наука не может сказать что-то определенное. Это объекты микро– и мега– мира.

В настоящей работе речь идет только о естественных структурированных системах, об уровневых структурах, и о структурах процесса формирования систем. Но при употреблении терминов «структура блоков, уровней, системы» понимается иерархическая структура.

При формировании сложных объектов система может быть подсистемой системы более высокого уровня.

Рис. 1. Иерархическая структура. Служит для отображения иерархических отношений сверху вниз.

Рис. 2. Структура вложенная целевая. Служит для отображения отношений вложенности (в данном случае «матрешка»).

Рис. 3. Структура процесса формирования системы. Служит для отображения хода событий или последовательных шагов задачи или процесса.

2.3. Уровни, блоки и элементы системы

Уровни формирования системы – последовательные этапы формирования и усложнения системы. Характерны в основном для естественных систем, так как искусственные системы создаются проектированием. Уровень – фрагмент структуры процесса формирования системы.

Процесс создания системы (имеется в виду процесс самосоздания системы под действием внутренних факторов и внешних обстоятельств) идет этапами путем последовательного создания все более высоких уровней. Как это происходит в общем случае – мы не знаем, т. к. сама процедура перехода от одного уровня к другому более высокому определяется физической природой объекта и окружающей средой. Мы можем только предполагать, как устроены уровни, что между ними общего и в чем их отличие. Необходимо еще раз отметить, что:

промежуточные уровни могут не сохраняться или сильно видоизменяться при переходе к вышестоящим уровням системы;

уровневое представление процесса формирования системы является идеализацией процесса, но позволяет приблизиться к его лучшему пониманию.

Все уровни и блоки структурно подобны и отличаются друг от друга количеством элементов и их составом. В самом низшем (первом) уровне элементы и блоки совпадают. Структура уровней, блоков и системы в целом есть структурный инвариант.

Уровни формируются из блоков посредством операции «системного сложения».

Блоки уровней – это взаимосвязанные составные части уровней системы и системы в целом. Формирование блоков происходит посредством системной операции «системное сложение». Блоки – это фрагменты структуры уровней.

Элементы блоков – это составные части блоков. Все элементы блоков одного уровня различны, элементы блоков разных уровней также различны. Одинаковых элементов в системе нет. Среди элементов системы необходимо выделить первичные элементы, из которых формируется первый уровень и все элементы последующих уровней. Именно свойства первичных элементов определяют системные операции, при помощи которых формируются элементы блоков, сами блоки, уровни и система в целом.

Образование элементов каждого уровня производится из элементов предыдущего уровня и первичных элементов посредством операции «системного умножения». Связи между первичными элементами в первом уровне, между элементами в блоках, между блоками внутри уровней, между соседними уровнями и между блоками системы определяются одними и теми же операциями «системного сложения» и «системного умножения», а также матрицей влияния. Конкретнее о системных операциях и матрице влияния изложено ниже.

2.4. Устойчивость системы

Под устойчивостью понимается способность системы сохранять свою целостность и параметры при воздействии внутренних (для системы) и внешних факторов.

Под устойчивостью к внутренним факторам подразумевается способность системы сохранять свою целостность и свойства в связи с усложнением элементов и блоков при формировании все более высоких уровней. Примером неустойчивости к внутренним факторам является естественная радиоактивность, когда при некоторых соотношениях протонов и нейтронов ядро атома становится неустойчивым и распадается.

Под устойчивостью к внешним факторам имеется в виду способность системы сохранять свою целостность и свойства при воздействии факторов окружающей среды. Реальная система живет в пространстве и времени, насыщенными другими объектами и системами, не всегда благоприятно на нее воздействующими.

Представляется целесообразным введение понятия «системная устойчивость» в рамках понятия «устойчивость к внешним факторам». Все объекты можно разделить на два множества – «системоустойчивые» и «системообразующие». Системоустойчивые объекты при взаимодействии с другими объектами сохраняют свою целостность и свойства и продолжают оставаться самостоятельными объектами природы (например, молекулы газа в ограниченном объеме). Системообразующие объекты при взаимодействии с некоторыми другими объектами могут образовывать новые структуры, субъектами которых они становятся, при этом перестав быть самостоятельными системными объектами природы (например, молекулы водорода и кислорода при взаимодействии образуют молекулу воды, две системных сущности исчезли, новая появилась, хотя сами атомы водорода и кислорода не исчезли).

Понятие системоустойчивости весьма относительно и зависит от внешних условий. Один и тот же объект в одних условиях может быть системоустойчивым, в других нет.

Естественно полагать, что системоустойчивые объекты не могут образовывать сложные системы, в то время как системообразующие их и формируют.

2.5. Фракталы, фрактальность

Далее неоднократно упоминаются термины фрактал, фрактальность. Поэтому кратко уточним суть этих терминов применительно к тематике «Концепции…».

Удовлетворительного определения фрактала не существует. Но в соответствии с (6) «фрактал – это структура, состоящая из частей, которые в каком-то смысле подобны целому». В нашем случае термин «…в каком-то смысле…» означает структурное подобие частей системы и системы в целом.

Там же приведено и другое понятие фрактала: «фракталом называется множество, размерность Хаусдорфа – Безиковича для которого строго больше его топологической размерности». Любое множество с нецелым значением размерности является фракталом. Размерность фрактала называется фрактальной размерностью (размерностью подобия).

Фрактал может иметь и целочисленное значение. Таким образом, топологическая размерность является частным случаем фрактальной размерности.

Большинство фракталов инвариантны при некоторых преобразованиях масштаба. Такие фракталы называются масштабно-инвариантными.

Фрактал, инвариантный при обычном преобразовании подобия, называется самоподобным. Сложные естественные системы самоподобны и, соответственно, являются фракталами.

Фрактальность – свойство системы быть фракталом.

Фрактальная размерность есть мера самоподобия системы и определяется выражением:

D = −logN/logƒ, где

D – фрактальная размерность;

N – количество «субобъектов» (характерных объектов);

ƒ – коэффициент сокращения длин (изменение масштаба).

Необходимо отметить, что положения (6) относятся к геометрическим объектам. Поэтому целесообразно сложную систему формализовать в некое «абстрактное репрезентативное пространство» (6) с объектами системы.

В формате «Концепции…» нет необходимости оценки фрактальной размерности каких-либо систем.

Закономерен вопрос – чем обусловлена фрактальность сложных естественных систем? При просмотре литературы удовлетворительного ответа не обнаружено. Можно полагать, что фрактальность системы есть следствие ее устойчивости к воздействию внешних и внутренних факторов на всех уровнях формирования. Конкретнее – фрактальность (структурная инвариантность) есть следствие сохранения устойчивости первого уровня при формировании вышестоящих уровней системы.

Другой причиной может являться свойство объектов нашего Бытия быть упорядоченным в смысле «большее следует за меньшим». Как показано ниже, натуральный ряд чисел есть фрактал, каждый уровень которого содержит все предыдущие уровни. Соответственно, все сложные естественные системы нашего Бытия являются фракталами.