Материалы Казначеевских чтений, Новосибирск, читайте на сайте:

Неисполненное завещание Лихачева, читайте на сайте. Лихачев Д.С. Декларация прав культуры. Известия № 90 от 24.05.2006.НЕИСПОЛНЕННОЕ ЗАВЕЩАНИЕ АКАДЕМИКА Д.С. ЛИХАЧЕВА.

Это касается каждого - читайте текст В.Сапрыкина о положении инвалидов в обществе сегодня.

Бедность в России и в мире. Проблема бедности – одна из острейших социальных проблем современной России. Что делать?..

Об изменении климата на Земле. Чем ярче и повсеместнее развертывается процесс пересоздания климата Земли, тем интенсивнее и обширнее вырабатывается и распространяется дезинформация по данной проблеме. Сообщество цивилизаций Солнечной системы устремляется в творческое эволюционное Будущее.

Открывается новая проблема: мы стоим на грани нового видения своей сущности на планете Земля, сущности космического Творца интеллекта.

Публикация материалов книги История Калуги в лицах (О. В. Мосин, С. А. Мосина - связаться с авторами можно через Контакты сайта).
Страница статьи: 1 2 3 4 5

Живое тело стремится к равновесию или уходит от него?

А.С.Харитонов

ВВЕДЕНИЕ

С одной стороны, "в каждой науке столько истины, сколько в ней математики"(И.Кант), а, с другой стороны, если аксиомы математики исключают цель исследования, то такая математика является источником дополнительных заблуждений. Существующие аксиомы и постулаты математики возникли при эволюции моделей от простого к сложному. Они сформировались как линейные математические модели, которые необходимы и достаточны для утилитарных целей исследования. Расширение целей привело к противоречию выводов из линейных математических моделей известному опыту эволюции сложных систем. Исходные линейные математические модели исчерпали пути своего усовершенствования, и они подлежат полной замене, входя в новые модели как частный случай.

В настоящей работе показано, что первая линейная модель, упрощения свойств реальности, заложена уже в натуральном ряде чисел. Последующее наслоение линейных моделей на свойства натурального ряда чисел привело не только к теоретическим противоречиям при описании биологической эволюции, но и к росту угроз нашей цивилизации от научно-технического прогресса.

Автор разработал новое описание природы на основе баланса взаимодействия бытия и небытия с помощью мер хаоса и порядка в трех классах переменных [1], которое не использует традиционную иерархию линейных математических моделей (приложение 1) и раскрывает новые свойства эволюции сложных систем.

Применение этого нового математического описания в социологии уже позволило иначе раскрыть природу войн, функции государственного управления, задачи национальной безопасности и мобилизационной готовности [2,3].

В данной статье рассматривается необходимость отказа от известных линейных математических моделей равновесия систем на примере разрешения известного противоречия, возникшего в понимании физической специфичности живой природы: «Живое тело уходит от равновесия или стремится к своему равновесию?»

ВЫБОР МОДЕЛИ РАВНОВЕСИЯ

Профессор МГУ Н.И. Кобозев заинтересовал меня в 1968 году проблемой разрешения известного противоречия: биологические и социальные системы возникают, живут, развиваются, и, в конечном итоге, элиминируют, а согласно второму закону термодинамики они должны эволюционировать только к максимальному хаосу и деградации форм энергии. Это противоречие обнаружилось в науке сразу после возникновения термодинамики. Так, один из основателей второго закона термодинамики В. Томсон заметил в 1842 году: с одной стороны, закон ослабевания внешних сил в системах является всеобщим, с другой стороны, «тело животного работает не как термодинамическая машина»[ 4].

Многие попытки понять физическую специфичность живого организма связаны с рассмотрением его как открытой системы, так как он обменивается энергией, вещество и информацией с окружающей средой /Л. Онзагер, И. Пригожин и Г. Хакен/.

Н.И. Кобозев и его ученики предложили искать разрешение этого противоречия за счет диалектики хаоса и порядка в нелинейных осциллирующих системах на идеях синхронизации нелинейных колебаний А.А. Ухтомского [5].

Л.А. Блюменфельд помогал мне продвинуться в разрешении этого противоречия с 1974 года [6]. Л.А. Шелепин помог установить связь канонического распределения энергии с золотой пропорцией в немарковских процессах с памятью[7]. А.А. Рухадзе консультирует меня по вопросам физики, а Л.Г. Охнянская - по вопросам физиологии человека.

Сформулируем это противоречие в следующем виде:

«Живое тело уходит от равновесия и питается отрицательной энтропией или стремится к своему особому равновесию и борется за структурную энтропию?» Рассмотрим разрешение этого противоречия.

Многие ученые (С.Карно, В.Томсон, Э.Мах, Н.А.Умов) стояли на позиции единства живой и неживой природы:

«Все тела в природе стремятся к своему равновесию».

И это действительно так, если мы принимаем за равновесие минимум свободной энергии образования системы с переменной внутренней организацией с учетом взаимодействия трех энтропий в трех классах переменных:

Fmin = E- kT {S(p)+S(q)+S(l)}max. (1)

где Fmin – свободная энергия образования системы с переменной внутренней организацией, E – полная энергия такой системы, kT – температура в единицах энергии, S(p) - энтропия импульсного пространства микросостояний, S(q) - энтропия координатного пространства микросостояний, S(l) - энтропия структурного пространства микросостояний, характеризующая структурное многообразие динамических элементов.

Природа является незамкнутой системой по структуре, в ней идет вечная борьба структур за существование, приводящая периодически к изменению ее организации. Поэтому природу целесообразно рассматривать как систему с переменной внутренней организацией. Где постоянно изменяется память об организации структуры динамических элементов, связи и взаимодействия между ее частями[1]/. Свободная энергия такой системы осциллирует около положения своего равновесия за счет дополнительного учета структурной энтропии даже при постоянстве внешних условий. При этом величина этой свободной энергии может быть сопоставима с величиной полной энергией системы. Внешние факторы могут только подавлять или усиливать внутренние осцилляции свободной энергии образования такой системы, и только совместная синхронизация внешних и внутренних осцилляций может описывать развитие организации сложных систем в природе.

Такое определение равновесия соответствует представлению отечественных физиологов (И.М.Сеченов, Н.Е.Введенский, А.А.Ухтомский,) о том, что

«Живой организм стремится активно к равновесию со своей средой обитания» за счет изменения своей структуры с целью сохранения целостности своей организации.

Организация тел не учитывается в механике, термодинамике и статистической механике, поэтому равновесие в них задается минимумом вободной энергии образования без учета изменения структуры динамических лементов:

Fmin = U- kT S(p,q)max, (2)

где U – внутренняя энергия системы, kT –температура, выраженная в единицах энергии, и S(p,q) – энтропия или мера хаоса, определенная в двух независимых классах переменных: координат q и импульсов p.

Согласно такой бесструктурной механистической модели равновесия «Живое тело уходит от равновесия …» как считали многие ученые (П.Флоренский, Э.Бауэр, А.Гурвич, Э.Шредингер, И.Пригожин, Н.Моисеев). В этом случае не учитывается тот факт, что механистическая модель равновесия (2) применима только для описания эргодических систем, когда изменением организации и памяти о структуре элементов можно пренебречь.

Соответственно на основе механистической модели равновесия (2) замкнутые системы эволюционируют только к максимальному хаосу и деградации согласно второму закону термодинамики. А выражение свободной энергии (1) позволяет описывать внутренние осцилляции около положения равновесия и развитие организации сложных систем.

Важно, что выражение свободной энергии (1) содержит эволюцию отношения последующих структур к золотой пропорции, которую впервые описал Л. Пачоли в книге «Божественная пропорция», Венеция, 1508(9), с иллюстрациями Леонардо да Винчи вместо формул. Этот факт эволюции структур к гармонии подтверждается экспериментально большим числом исследований в настоящее время [8]. Сегодня этот факт дополнительно подтверждается устройством генома живого организма, описанного С.В.Петуховым[9], деятельности сердца, описанного независимо в работах О.Б.Балакшина[10] и В.Д.Цветкова[11].

При таком содержании модели равновесия структур все живое стремится к равновесию – оптимальному отношению частей и целого или к гармонии по золотой пропорции. В нашей работе [1] показано, что усредняя свойства золотой пропорции, мы получаем статистическое и термодинамическое равновесия как ее частные случаи. Откуда следует, что живое и неживое стремятся к общему структурному равновесию, описываемому с помощью золотой пропорции или к гармонии, как это впервые описал Л.Пачоли [12] во внутренней системе отсчета. Никакого противоречия в цели эволюции живого организма и неживой тела к равновесию не возникает, если под равновесием понимается оптимальное отношение частей и целого или равновесие мер хаоса и порядка во внутренней системе отсчета. Все объекты природы стремятся к одному и тому равновесию, но разными способами/1/ во внутренней системе отсчета.

Математическое описание эволюции к гармонии использовал И.Кеплер в книге «Гармонии мира» /1619г/. В 1695 году Г.Лейбниц провозгласил: «Миром правит Предустановленная гармония». На идее гармонии Ш.Фурье предложил основывать социальное управление в книге «Всемирной гармонии» /1803г/. Ф.М.Достоевский, прочитавший труды Ш.Фурье, завещал, что предназначение России - восстановить гармонию для себя и для других народов.

Итак, в зависимости от выбора математической модели равновесия (1) или (2) имеем принципиально разное понимание физической специфичности живой природы, то есть самих себя и цель своей эволюции.

Ниже рассмотрим дополнительное обоснование модели равновесия по формуле (1) и начнем с анализа взаимосвязи между выбранной моделью равновесия системы и с целью ее эволюции.

Страница статьи: 1 2 3 4 5

Также читайте в данном разделе: