10600 (Современная естественная наука и проблемы естествознания), страница 3

От технических наук естествознание отличает то, что оно преимущественно направлено не на преобразование мира, а на его познание. От математики естествознание отличает. То, что оно исследует природные, а не знаковые системы. Однако пытаться изолировать естественные, социальные и общественные науки не следует, поскольку существует целый ряд дисциплин, занимающих промежуточное положение или являющихся комплексными.

Например, определенные черты естественных и социальных наук соединяет экономическая география, на стыке естественных и технических наук находится бионика. А социальная экология является комплексной дисциплиной, которая включает естественные, социальные и технические разделы.

В течение XX века в естествознании возникли тенденции, которые приводят к изменению существующей научной парадигмы (Levich, 2000a). В истории науки часто оказывалось, что наиболее трудные проблемы естествознания требовали для своего решения пересмотра представлений о времени. Это демонстрируют, например, работы Л.Больцмана, А.Эйнштейна, Н.Козырева. Исследования Людвига Больцмана (1872) по анализу противоречия между обратимостью во времени уравнений механического движения и необратимостью уравнений статистической физики привели к постановке вопроса "Обратимо ли время?". Для согласования закона сложения скоростей классической механики с явлениями распространения света Альберту Эйнштейну (1905) оказалось достаточно уточнить операциональную процедуру установления одновременности удалённых друг от друга событий и ввести новый тип часов – "световые часы", или часы Ланжвена. Астроном Николай Козырев (On the Way...,1996; Korotaev, 2003), исследуя проблему происхождения источников энергии звёзд, пришел к гипотезе существования новой физической сущности, не совпадающей ни с материей, ни с полем, ни с пространством в обычном их понимании. Он назвал эту сущность "потоком времени".

Ко второй половине нынешнего века стало понятно, что исследователи имеют дело не со временем, а с временами. Появились многочисленные публикации о биологическом, психологическом, социальном и многих других "дисциплинарных" временах. Одна из существенных, на мой взгляд, причин повышения интереса специалистов к временным аспектам своих предметных областей — осознание того, что часы, измеряющие изменчивость объектов, могут быть разными. Часы — это не только физические процессы, основанные на действии сил гравитации или на электромагнитном излучении атомов. это и биологические часы — процессы дыхания, деления клеток, роста организмов, смены поколений или видов... Это геологическая летопись, процессы, происходящие в психике, обществе, истории... Главное, чем могут отличаться типы возможных часов, — равномерность их хода (Левич, 1995). Более строго — промежутки времени, оказывающиеся равными при измерении их одними часами, становятся неравными при использовании других часов. Конвенциональность выбора часов достаточно давно осознана методологами науки (Poincare, 1898; Milne, 1948), но только в последние десятилетия решающая важность такой конвенции была отрефлексирована естествоиспытателями. Естественный мотив применения нефизических способов измерения времени при изучении объектов нефизической природы — надежда (порой не беспочвенная: см. Dettlaff, 1995) обнаружить законы изменчивости этих объектов, или их “уравнения движения”. Построение уравнений динамики естественных систем остается одной из основных задач научного исследования. Обобщенное движение систем, сложное и запутанное при описании с помощью физических часов, может оказаться простым и закономерным при описании в единицах специфического времени, адекватного природе системы.

Ещё одна тенденция нынешнего естествознания, размывающая существующую парадигму, – возрождение субстанциональных воззрений. Широкий круг субстанциональных идей эксплуатирует активные свойства физического вакуума: множится набор скалярных, векторных и тензорных полей, предлагаемых для объяснения явлений космологии, физики элементарных частиц, биологии, психики, коммуникаций и претендующих на онтологическое существование. По существу субстанциональна упомянутая выше концепция Н. Козырева. И. Пригожин, решая проблему необратимости времени, вводит в уравнения общей теории относительности дополнительные члены, описывающие "порождение материи из пространства-времени" в форме частиц с планковскими массами (Prigogine et al., 1989; Prigogine and Stengers, 1994). Замечу, что упомянутые и многие другие субстанциональные концепции тяготеют к представлениям об открытом, а не изолированном по веществу или энергии Мире. Возрождение субстанциональных концепций – своеобразная реакция на долгое парадигмальное господство реляционных взглядов. Впрочем, речь, как правило, не идет о возвращении, например, к упругому светоносному эфиру XIX века. Речь идет о поиске физической структуры пространства и полей. Субстанциональные подходы к природе времени существуют наряду с реляционными теориями (см., например, Аристов, 1995; 2003). Эти подходы не противопоставляются а дополняют друг друга.

На пути содержательного включения проблем времени в собственные проблемы естествознания существует одно, все более четко осознаваемое исследователями препятствие. В нынешней науке время – исходное и неопределяемое понятие. Поэтому основная задача как исследователей времени, так и специалистов-дисциплинариев — создание явной конструкции времени, или его модели. Другими словами, необходима замена времени в исходных понятиях на иные базовые постулаты. После такой замены свойства самого времени можно будет формулировать не в качестве аксиом, а в качестве теорем дедуктивной теории. Обсуждение каких-либо свойств времени становится возможным только в рамках определенной его модели.

Создание конструкции времени фактически состоит в переделывании всего фундамента понятийного аппарата. Ясно, что такая перестройка неизбежно затрагивает широкий круг базовых понятий естествознания. Среди них — пространство, движение, материя, энергия, взаимодействие, заряды, энтропия, жизнь... Таким образом, речь не может идти о частном исследовании, а обязательно об обширной и глубокой исследовательской программе, для выполнения которой могут потребоваться усилия нескольких поколений исследователей. Однако сейчас в названной задаче главное — понять, что она существует. На это понадобилось не одно столетие.

Ныне, в начале нового века, постепенно вырисовываются черты новой научной парадигмы, осознание которой, возможно, поможет развитию как темпорологии, так и всего естествознания:

• Можно говорить о естественных референтах понятия времени. Феномен времени может стать полноправным объектом естествознания.

• Время естественных систем имеет структуру и может быть объектом теоретического моделирования.

• Эталонные процессы, с помощью которых измеряется изменчивость исследуемого объекта, то есть часы могут иметь совершенно различную природу. Различные часы могут оказаться не соравномерными, а получаемые с их помощью описания законов движения — не сводимыми друг к другу посредством простых преобразований.

• Для дальнейшего развития представлений о пространстве, времени, материи, движении и взаимодействии в понятийном базисе естествознания, по-видимому, не хватает каких-либо новых сущностей, появление которых наиболее вероятно в форме субстанциональных подходов.

• Радикальное решение проблем течения и необратимости времени, по-видимому, требует отказа от существования изолированных систем и приводит к представлению об открытом, нелинейном, самоорганизующемся и, возможно, усложняющемся Мире.

1. Компоненты научных теорий

Цель моего дальнейшего изложения — предложить пример субстанциональной конструкции времени. В рамках имеющегося регламента изложение может быть только фрагментарным. Поэтому я считаю нужным предъявить исследовательский контекст, в который укладываются предлагаемые фрагменты.

Главный для меня мотив изучения времени — надежда обнаружить пути вывода, а не угадывания законов изменчивость объектов Мира или, другими словами, — вывода фундаментальных уравнений их обобщенного движения.

Динамические научные теории обязательно включают ряд компонентов, разработка которых осознанно или чаще неявно выступает в качестве этапов создания теорий (Levich, 1995a):

О-компонент: выбор и описание идеализированной структуры элементарных объектов теории.

S-компонент: описание набора допустимых состояний объектов, называемого пространством состояний теории.

С-компонент: описание способов изменчивости объектов.

Т-компонент: отображение процесса изменчивости объектов на изменчивость выбранного эталона (часов).

L-компонент: формулировка закона изменчивости объектов, выявляющего их реальное движение в пространстве состояний. Закон изменчивости, как правило, имеет форму уравнений обобщенного движения теории.

I-компонент: использование набора интерпретирующих процедур, сопоставляющих формальным понятиям теории конкретные объекты предметной области исследования, а последним – величины, измеряемые в эксперименте.

Особое внимание я хотел бы обратить на этапы выбора элементарных объектов, пространства состояний и способов изменчивости объектов теории. A.Newell and H.Simon (1987) назвали совокупность этих этапов качественными структурными принципами теории. Приведу примеры таких принципов: атомистическое учение; материальные точки в фазовом пространстве положений и скоростей классической механики; амплитуды вероятностей в бесконечномерном гильбертовом пространстве квантовой механики; устройство атома и строение атомного ядра; гео- или гелиоцентрическая системы ближнего Космоса; космология расширяющейся Вселенной; параллельные Вселенные Эверетта; клеточная теория организмов; бактериальная природа инфекционных болезней; дискретная природа биологической наследственности; популяционная, трофическая и др. структуры экосистем и биосферы Земли; тектоника плит в геологии; классовая теория общества.

Структурные принципы задают рамки, в которых функционируют целые науки. Создание структурных принципов — область, где граничат эмпирические обобщения, наука, интуиция, художественные образы, философия и натурфилософия. Поскольку структурные принципы являются постулатами для будущей теории, то способ их обоснования не так важен, как адекватность самой построенной теории. Без указанных компонентов не существует ни одна научная теория. Можно не осознавать существования качественных структурных принципов, применяя готовую теорию, но нельзя избегать их явной формулировки при создании новых подходов.

В настоящей работе я предлагаю обсудить структурные принципы субстанциональной темпорологии и подходы к параметризации изменчивости, т.е. выбору часов. 

1. Концепция самоорганизации объекта

Как и все остальные системы, заколка имеет свойство получать и выбрасывать потоки. Такое положение именуется как открытость систем.

На примере можно показать, что ряд потоков входящих в систему, при дальнейшем синтезировании, выбрасываются из неё, воздействуя на другие типы систем.

Подобное явление имеет ряд положительных и отрицательных качеств.

По моему мнению, те потоки, которые выходят из системы со знаком имеют место в разряде отрицательных показателей. Объяснение этому служит то положение, что если система воздействует положительно на др. типы систем в надсистеме, то по всей вероятности, в них исключено существование всякого рода проблем и задач, с помощью решения которых, система имеет свойство развиваться и повышать свою идеальность.

Относительно моей системы, наиболее существенно влияют энергетические потоки. Система, получая импульс от надсистемы (рук) приводится в действие и выбрасывая потоки, но уже синтезированные, воздействует на надсистему (волосы).

На основании того, что заколка сочетает в себе свойство (удерживать) и антисвойство (распускать волосы) в симметричном равновесии, можно говорить о том, что главное свойство системы находится на уровне - сбалансированных противоположностей.

Но не исключается возможность появления флуктуаций. Например, если учитывать то, что объём закрепляемых волос четко ограничен(АО), существует возможность появления такой флуктуации как излишний объем или иными словами изменение параметров надсистемы. В этой связи, всё ярче проявляется такой принцип как усиление структурированности. А именно, Если система дала сбой при появлении флуктуации, то необходимо её изменить , а следовательно изменить саму структуру, в направлении к повышению идеальности.

ФЛУКТУАЦИЯ

Рис.13

• Концепция неопределенности

Как уже упоминалось в АК - основной принцип действия системы это «упругость», но интересно проследить, как же изменится система и какова станет её главная функция, если изменить принцип действия.

Попробуем подключить к решению линейную систему координат.

Принцип действия