А. Д. Арманд эксперимент «гея»
Скачать 1.76 Mb.
|
| В примитивных формах комбинирование исходных элементов создает сложность мира сверху донизу. Если принять, что в момент Большого Взрыва разнообразие материи сводилось к десятку элементарных частиц, то число атомов было уже на порядок больше, химических соединений — еще больше. С переходом к видам биологических форм, а затем к творениям человеческих рук разнообразие продлжает прогрессивно увеличиваться. Может вызвать удивление, что при неограниченных возможностях формальной комбинаторики, число типов вещества, включающихся в эволюционную игру — счетно и относительно не так уж велико. Объяснение приходит простое — отбор. Все состояния элементов живут не сами по себе, а в конкретной среде, где вероятности сохранения комбинаций неодинаковы. Выживают те из них, которые способны функционировать наиболее согласованно со средой, с ее ритмами, характерными временами, возможностями синтеза составных частей. Под средой тут можно понимать суперсистему — следующий уровень системной иерархии, окружение из «коллег» — единиц того же порядка, и субсистемы, набор собстенных составных частей. Сумма свойств системы и ее окружения создает ограничения на вероятность выживания. В негармоничных сочетаниях компоненты «шумят» друг на друга, приближая разрушение целого. В результате системы-«неудачники» «вымываются» из бытия (Курдюмов, Князева, 1994). Выше упоминались, например, короткоживущие звезды. Быстро завершается жизненный путь многих радиоактивных изотопов и неустойчивых химических соединений. О судьбе мутантов среди живых организмов можно много не распространяться. В комбинациях звуков, извлекаемых из музыкальных инструментов, некоторые сочетания оказываются согласованными по частоте и радуют слух, если слушателю медведь не успел наступить на ухо. Так же могут гармонично соединяться любые предметы, волны, мысли. Это меньшинство, сочетания совместимых составных частей, образуют зоны притяжения, аттракторы — по синергетической терминологии. Попавшие в зону влияния аттрактора динамические структуры эволюционируют в направлении к образцу, перемещаясь в пространстве состояний (фазовом пространстве). Если система не способна к изменению, то вероятность ее выживания зависит от того, насколько близко к аттрактивной зоне ей повезло родиться. В биологии представление об аттракторах — еще до появления синергетики — нашло отражение в теории гомологических рядов Н.И.Вавилова, в архетипах С.В.Мейена (Мейен, 1981). Аттрактороы геоморфологии — идеальный продольный профиль рек, идеальный древовидный рисунок речной сети, геометрически правильные речные меандры, циклы рельефообразования У. Девиса, формы эволюционирующих склонов в теории В.Пенка. В социальной географии представление об аттракторах преломилось в позиционном принципе Б.Б.Родомана (1999). В природе теоретическая схема никогда точно не выполняется, но собирает урожай наиболее часто встречающихся форм в непосредственной близости к идеалу. Существование отбора повсюду в природе и в жизни лучше всего подтверждается закономерностью гиперболического распределения слабо взаимодействующих потребителей энергии (Карпенко, 1992). К ним можно отнести множество объектов космического пространства, объектов биологического или человеческого происхождения. Если отложить на оси аргументов количество потребителей энергии, а на оси функций размер, массу, мощность единичного объекта, то получим во многих случаях характерную вогнутую кривую, близкую к гиперболе (рис.4-а). На нее ложатся, например, различающиеся на тридцать порядков величины обитатели Вселенной от галактик до космической пыли. Похоже распределены размеры лунных метеоритных кратеров. На Земле частицы пыли, поднятой ветром, мути, взвешенной в воде — тот же вогнутый график распределения. К подобной закономерности тяготеет распределение озер Барабинской степи, распределение размеров горных ледников, размеров валунов, гальки, гравия и песка в ледниковой морене, и даже диаметров частиц горной породы, прошедшей через дробильный агрегат, шаровую мельницу. Гиперболами описывается хорощо известная гипсографическая кривая, по которой мы судим о площадях территорий, поднятых на разную высоту над уровнем мирового океана или опущенных на дно. Гипербола суши устремляется к вершине Эвереста. В подводной части кривой верхняя гипербола сопрягается с перевернутой нижней, которая уходит дальним концом в пучину Марианской впадины. Надводная кривая описывает рельеф материковой коры Земного щара, подводная — коры океанической. Между ними ступенька, соответствующая материковому склону (рис. 4-б). Рис. 4. Кривые устойчивых распределений: а — гипербола; б — гипсографическая кривая (трёхступенчатая гипербола); в — S-образное распределение Если мы разместим в той же паре координат число видов животных или растений, содержащихся в одном роде, то в пределах семейств получим нечто подобное гиперболическому распределению. Нередко количество растений (или занятая ими площадь поверхности) каждого из видов, входящих в один климаксовый биоценоз, находит себе место на кривой, подобной гиперболе. В самой высокой точке графика располагаются доминанты, потом субдоминанты, за ними верные виды — по ранжиру. Такую же картину дает распределение животных всей Земли или Черного моря или большой лужи — по размерам тел (Каменир,1986). Закономерный ряд дает распределение видов моллюсков по размерам, причем предпочтительными оказываются размеры, относящиеся как 1:3:9 и т. д. (Численко,1981). В трофических цепях, включающих автотрофов, гетеротрофов-травоядных, хищников I уровня и хищников II уровня отношение совокупных масс организмов каждого яруса примерно отвечает прогрессии 1000:100:10:1. Если оборвать с дерева все листья и разложить в ряд по размерам, то получится S-образная кривая, опять-таки напоминающая две сопряженных гиперболы (рис. 4-в). По такой закономерности распределятся люди в шеренге, построенной по росту, по физической силе, по математическим или художественным способностям, по жизненной активности, способности к самопожертвованию, силе религиозного чувства и другим свойствам. Наконец, мы обнаружим образ знакомой гиперболы в распределении творений рук человеческих: в размерах легковых автомобилей, размерах картин в музеях, в ряду мощностей электромоторов на крупном предприятии, в людности городов одной страны и всех стран мира, в размерах и доходах государств мира, в объемах власти, принадлежащей одному человеку. Примерам нет конца. Что все это значит? На расшифровку гиперболического распределения (или близкого к нему распределения Ципфа) потрачено много интеллектуальной энергии, и до сих пор не все тут понятно. Но похоже, что вогнутая кривая начинает просвечивать в условиях слабых взаимодействий множества однотипных элементов, когда система еще как-будто не заслуживает названия системы, но и просто множеством ее называть уже неловко. Причем эта совокупность питается — прямо или косвенно — из одного и того же источника ресурсов — энергии, питательных веществ, воды, территории, денег, числа покупателей, внимания толпы. Объем доступного в данный момент ресурса ограничен (Кудрин, 1998). Возникает не жесткая, но постоянно действующая конкуренция за ресурс. Разнообразие размеров позволяет взаимодействующим единицам минимизировать конкурентное давление друг на друга и наиболее эффективно использовать лимитированный ресурс. По существу происходит разбегание объектов конкуренции по ресурсным нишам, аналогиным экологическим нишам, занятым членами биоценозов. В некоторых случаях — в растительных сообществах, в массе производственных предприятий — конкуренты образуют «очередь». Наиболее сильный из них забирает из общего котла столько, сколько может освоить. Остаток осваивает следующий по конкурентоспособности член ряда, за ним — третий и т. д. В образовавшемся размерном ряду наинает проявлять себя принцип дополнительности. Здесь он связывает размер единичного объекта и их количество. Если размер ниши ограничен, то, очевидно, крупных потребителей ресурса в ней не может быть много, но чем меньше размер, тем больше количество. Слонов не может поместиться на территории столько же, сколько мышей. В идеале эта закономерность определяется соотношением: N·P = Const, где N — число объектов, P — потребляемое количество ресурса. Косвенно величина Р может быть выражена через размер (небесного тела, животного), занятую площадь (популяцией растений, государством), количество жителей (в городе). Везде соотношение числа объектов и количества потребляемого ресурса будет выражаться гиперболой, которая дает графический образ принципа дополнительности. Все эти отвлеченные построения становятся реальностью окружающей жизни лишь при условии действия естественного отбора. Нет сомнения, что конкретные формы отбора должны быть различными в системах космического, планетного, человечекого масштаба, но принцип сохраняется. Города на поверхности земной суши могут хиреть или расцветать в результате «давления места» (по Б. Б. Родоману, 1999). Планеты возникают на избранных орбитах, отвечающих числам Фибоначчи и принципу золотого сечения, возможно, при стимулирующем влиянии спирально закрученных выбросов солнечного вещества (Якимова, 1997). Прямая борьба за ресурсы встречается у рек (перехват верховьев), степных западин (перехват метелевого снега), песчаных бархан и волн песчаной ряби (накопление песка, выметенного из соседних форм). Совершенно неясен механизм отбора в феноменах нарушения симметрии строения вещества (почему оказался неконкурентоспособным антимир, построенный не из электронов и протонов, а из позитронов и антипротонов. Тем не менее, результат оспорить невозможно: в известном нам космическом пространстве частицы лептонного размера, заряженные отрицательным электричеством (электроны), безраздельно господствуют над положительными (позитронами), хотя вакуум рождает их парами. Так же мало понятно возникновение исключительно левосторонней ориентировки белков, входящих в состав живого вещества. По всем свойствам, кроме способности поляризовать свет в правую или левую сторону, два симметричные вида белков идентичны. Также неясны приспособительное значение и механика отбора правосторонне закрученных спиральных раковин морских и озерных моллюсков. Небольшой процент среди них закручен в обратную сторону. Даже в тех случаях, когда отбор проводится нашими человеческими руками, например, при составлении списка электродвигателей, необходимых предприятию, общий принцип, руководящий этим отбором, как правило, не осознается. Но за ошибки завод расплачивается повышенными расходами — на неэффективно использованные моторы. Таким образом, естественный отбор как важнейший инструмент биологической эволюции, оказвается применимым не только в сфере жизни. Соответственно, он не может служить опорой в решении вопроса о живой или неживой природе Земли. Как абиотическая, так и биологическая составные части Геи управляются одним и тем же законом естественного отбора. Сказанное не означает, что нет никаких различий в механике отбора живых организмов и неживых систем. Разница заключается хотя бы в том, что жизнь позаботилась о регулярно действующем механизме создания исходного разнообразия форм, подлежащих отбору, механизме мутаций. Таких специализированных генераторов полезного шума абиотическая природа не знает. Не знает она и носителей информации, генетической памяти, выделенных из основной структуры систем, записывающих результат соревнования. На следующей, социальной ступени эволюции носители информации — техническая документация — становятся еще менее сязанными с фенотипом-изделием, в связи с чем и отбор все в большей степени происходит заочно, на уровне документов. Но следует ли эти различия считать столь принципиальными, чтобы на них строить противопоставление земной жизни и земной материи, которую мы обычно не принимаем за живую? Возможны два мнения. Непрерывное порождение разнообразных форм — всеобщий закон космической эволюции. Принцип объединения (атомов и др.), испытания полученных сочетаний и разобщения (ликвидации), когда сочетания неудачны — это стороны единого процесса сознательной творческой деятельности Космоса. Равновесие природных сил — заблуждение человечества, «…не подлежат такому распределению космические силы — было бы в явленном Космосе взаимоуничтожение!» (Бепредельность, 181). Разумное действие Высшего Разума не допускает сочетаний, ведущих к взаимоуничтожению действующих начал или к застою. 13. В обществе Речь идет о способности живых организмов сообразовывать свое поведение с поведением стада, толпы, популяции таких же организмов. У нас, высокоразвитых общественных животных, это выражается в соблюдении этикета, правил поведения в общественных местах, например: »не плюйте на пол, а плюйте в урны». Тут и отношение к родителям, к детям, своим и чужим. Тут и марширование а праздничных демонстрациях и участие в забастовках. В стаде оленей, в стае голубей или сельди общественное поведение выражается в движении в одном направлении. Стада мигрирующих белок или леммингов, как и толпы религиозных фанатиков, готовы заодно с толпой бросаться на верную гибель. Овцебыки в тундре идут на жертву ради спасения потомства. При нападении волков они собирают самок и молодняк в середину, а сами выстраиваются кругом, выставив наружу тяжелые рога. Тут есть чему и людям поучиться. Сложнее общественное поведение бригады плотников, строящих дом. Каждый делает свое дело, но все действия согласованы с общей целью. Так же, впрочем, работает семья муравьев, пчел, ос. В растительном мире движение ограничено, но коллективное поведениее выражается, например, в самоизреживании одновидовых сообществ, в образовании ярусной иерархии сообществ. Бактерии, расселенные в разные пробирки, реагируют болезнью на болезнь соседей (Казначеев и др., 1979). Вопрос заключается в том, существуют ли элементы подобного поведения в семье планет, к которым принадлежит Земля? Попробуем увидеть задачу в свете высказанного раньше убеждения: важно не внешнее сходство, а функциональная идентичность программ. Если рассматривать факты общественного поведения не поодиночке, а в контексте эволюции, то можно обнаружить, что все они ложатся на одну траекторию, которую можно обозначить как повышение организованности в доступном нам мире. Параллельно с порождением всё большего разнообразия форм идет самоорганизация. При этом вновь возникшие атомы, молекулы, виды организмов, предметы человеческого обихода не остаются безучастными к окружающему как экспонаты в музее, а вступают во всевозможные взаимодействия. Происходит их адаптация друг к другу, «притирка», объединение в более сложные слаженно действующие системы. Нарастает иерархическая пирамида систем, возникает управление, в основном, направленное сверху вниз. Навстречу ему начинает работать обратная связь. Все это относится к явлению, называемому увеличением когерентности. Похоже, что в этом заключается существо эволюции или, по крайней мере, направленность, позволяющая отделить низшие ступени от высших, начальный хаос от возрастающего порядка. Этапы восхождения к порядку прошла и наша планета. Аккреция, дифференциация вещества, образование сфер — об этом уже упоминалось. Одновременно происходила самоорганизация и в семье планет. Протопланетное облако превратилось в плоский диск, он разбился на отдельные кольц, как у Сатурна, кольца объединились в планеты. В результате сегодня девять младших братьев Солнца со свитами своих спутников составляют коллектив, поведение которого никак нельзя назвать хаотическим. Строго соблюдается иерархия: Солнце — планеты с астероидами — спутники планет. На каждом уровне — свой центр обращения. Планеты движутся почти в одной плоскости; наибольшие отклонения плоскости орбиты от плоскости эклиптики у Плутона: 17,2°. С расстоянием от Солнца, отмеренным в соответствии с числовым рядом Фибоначчи, закономерно падает скорость движения по орбитам и возрастает период обращения, от 88 суток (у Меркурия) до 247,7 лет (у Плутона). Наклон осей вращения к плоскости орбиты сохраняется в пределах от 90° до 60°, хотя планеты испытывают прецессии — круговые качания осей. Свой характер заявил лишь Уран, чья ось почти лежит на орботе. Вместе с Венерой они образуют пару диссидентов, вращающихся вокруг своих осей в сторону, противоположную остальным. Но семь остальных планет шагают в общей шеренге. Среди 32 планетных спутников тоже дисциплина достаточно строгая. По массам, количеству спктников, строению сфер разброс свойств между планетами велик. Но ведь даже пчелы из одной семьи имеют индивидуальные отличия. |
Похожие:
 | Программа курса «Социально-психологический эксперимент» для направления... Эксперимент в социологии не получил сколько-нибудь серьезного распространения. Даже в психологии мода на феноменологическое знание... | | Мысленный эксперимент в механике Мысленный эксперимент как метод научного познания заключается в получении нового или проверке имеющегося знания путем создания объектов... |
| Мысленный эксперимент в механике Но это совсем не значит, что в более ранний период развития науки мысленный эксперимент не существовал. Вспомнить хотя бы апории... | | Мысленный эксперимент в механике Галилея как воображаемые и говорил об их большой значимости в формировании естествознания нового времени. Но это совсем не значит,... |
| 2 Констатирующий эксперимент: организация и результаты диагностической... Дисциплина изучается один год, с недельной нагрузкой 6-8 часов. При изучении дисциплины используется учебник Математика. 10 класс:... | | Урок №16. Гея и селена Период обращения по орбите равен времени 365,256 кульминаций «среднего Солнца» или земных суток, которые равны ровно 24 часа. Период... |
| «Углеводороды» Учебный эксперимент при изучении кислород- и азотсодержащих органических соединений | | Подростковый суицид Учебный эксперимент при изучении кислород- и азотсодержащих органических соединений |
| Конспект к теме: «Отклоняющееся поведение» Учебный эксперимент при изучении кислород- и азотсодержащих органических соединений | | Получение и применение алкадиенов. Каучук. Цели Учебный эксперимент при изучении кислород- и азотсодержащих органических соединений |
| Календарно-тематическое планирование 10 класс /2 часа в неделю/. № п/п Различные естественнонаучные методы: наблюдение, измерение, эксперимент, моделирование |  | Эксперимент продолжается аннотация в книге обобщаются основные принципы и Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| Л. н толстой Ход классного часа. I. Слово учителя Учебный эксперимент при изучении кислород- и азотсодержащих органических соединений | | Курс лекций (электронный учебник) Для студентов педагогических специальностей Учебный эксперимент при изучении кислород- и азотсодержащих органических соединений |
| Статья опубликована в журнале «Эксперимент и инновации в школе» Роль метода проектов в формировании личностных и метапредметных результатов средствами иностранного языка | | Мониторинг 14 июля 2014 г Правительство РФ может провести налоговый эксперимент на месторождениях в Югре и на Ямале. Дюков, Богданов и Алекперов уже на низком... |
