Коллектив авторов - Кибернетика, ноосфера и проблемы мира

Ю. А. КОСЫГИН

Земля — объект изучения геологии. Однако в сферически-симметрические структуры Земли вписывается биосфера, существующая уже миллиарды лет. Причем эта длительность соразмерна с предполагаемой длительностью существования планеты. Продолжительность существования человека отвечает не более чем одной тысячной доле интервала времени развития биосферы.

Начнем с характеристики некоторых общих понятий. Это, прежде всего вопросы уровней организации, геосфер, окружающей среды и всеобщего закона сохранения.

Уровни организации — это очень общее понятие, применяемое в области как естественных, так и общественных наук и имеющее существенный системно-кибернетический аспект. Логику, математику и кибернетику ни к естественным, ни к общественным наукам отнести нельзя: они дают общие методы для всех наук, и нет общепринятого подхода, позволяющего распространить на них понятие уровня организации. Однако использовать идеи и средства логики, математики и кибернетики для уточнения представлений об организации и ее уровнях можно и нужно. Но всякое такое уточнение предполагает, прежде всего, знание внелогического, внематематического и внекибернетического содержания. По опыту своей работы мне удобнее всего это пояснить на геологическом примере.

Относительно небольшие геологические объекты — минералы и некоторые горные породы — мы относим к атомно-молекулярному уровню организации вещества. Целостность агрегатов частиц этих объектов, таких, как молекулы и кристаллы, обеспечивается ионными, ковалентными и другими связями, имеющими в основном электромагнитную природу. Кристаллам свойственна правильная форма, обязанная регулярным кристаллическим решеткам, а кускам и глыбам горных пород — неправильная, но устойчивая форма, определяемая, в частности, так называемыми эпитаксиальными связями тоже электромагнитной природы, обусловливающими «прилипание» друг к другу граней различных составляющих породу кристаллов и обеспечивающими ее прочность. Гравиметрические силы меньше электромагнитных в 10 раз, но в отличие от электромагнитных сил, которые имеют разный знак, т. е. способны как притягивать частицы друг к другу, так и отталкивать их, обладают только свойством притяжения. Поэтому в кристаллах, обломках горных пород и даже таких крупных глыбах, как астероиды, гравитационные силы еще не в состоянии преобладать над электромагнитными, но в крупных телах, как, например, Луна, гравитационные силы уже подавляют электромагнитные своим постоянством, своей направленностью только на притяжение, становятся доминирующими и определяют следующий высший планетарный уровень организации вещества. Тела этого уровня обладают фигурой гидростатического равновесия, т. е. в общем сферической. Внутри этих тел происходит перераспределение вещества и генерируется тепло (с которым связан и вулканизм), а сами тела под влиянием гравитации приобретают слоистую структуру.

Заметим, кстати, что механизм гравитационной дифференциации в таком твердом объекте, как Земля, чрезвычайно затруднен и даже может быть и нереален в рамках геологического времени для того, чтобы в твердом состоянии обеспечить слоистое распределение вещества в твердой Земле. Поэтому весьма заманчивым оказывается представление, высказанное академиком Н. А. Шило [6] Шило Н. А. О механизме образования Солнечной системы. — Тихоокеан. геология, 1982, № 6, с. 67–81. , связывающим образование Солнечной системы, планет и спутников с вихревыми движениями соответственно первого, второго и третьего порядка.

Пылевые облака или иное космическое вещество, служащее основой образования этих вихрей, может распределяться по плотности или по другим своим качествам и образовывать слоистую структуру указанных тел планетной системы еще тогда, когда эти тела как таковые еще не сформировались: они находились в вихревом состоянии и вещество могло распределяться слоями, а образующиеся планеты или спутники обретали слоистую структуру в процессе своего становления.

Такое представление снимает очень многие трудности, связанные с механизмом гравитационной дифференциации в твердом теле. Действительно, расчеты, приводимые Е. В. Артюшковым [7] Артюшков Е. В. Геодинамика. М.: Недра, 1979, 344 с. , показывают, что гравитационная дифференциация, т. е. опускание и подъем частиц твердых тел разной плотности в условиях весьма больших давлений и вязкости (например, в условиях нижней мантии), чрезвычайно медленна и скорости перемещений не могут обеспечить такой гравитационной дифференциации, чтобы за ее счет была создана слоистая структура.

Тела планетарного уровня организации во многом определяют для входящих в них мелких тел атомно-молекулярного уровня условия существования. Например, с увеличением глубины в связи с ростом гравитационного давления кремнекислота может существовать у поверхности в виде кварца, глубже — в виде коэсита, еще глубже — в виде стишовита (все эти минералы одного химического состава, но с разной «упаковкой» атомов и разной всевозрастающей плотностью). За счет давления и тепла горные породы, включающие их минералы и кристаллы могут плавиться. При застывании расплавов могут образовываться совсем другие горные породы и минералы. Этим подчеркивается коренная зависимость существования объектов низшего уровня организации от высшего уровня.

Вообще уровни организации можно рассматривать как наиболее надежный и более общий естественный каркас для системного подхода в исследовании. Однако в разных отраслях знаний эти уровни различны. Их нельзя сравнивать опираясь на одни аналогии. Если в неживой природе они более или менее удачно связываются с электромагнитным и гравитационным влияниями, то в живой природе, а тем более в социальной среде какое-либо подобное простое обоснование вряд ли окажется подходящим. Наличие сложных систем обратных связей, иерархическая структура, информационные взаимодействия и процессы управления, типичные для таких систем, делают это невозможным.

Издавна установившейся традицией выделяются такие сферические оболочки Земли (геосферы), как литосфера (каменная оболочка), гидросфера и атмосфера, существование которых относится к планетарному уровню организации, т. е. обусловлено гравитационными силами. Эти оболочки геометрически не идеальны, границы их неровные, а гидросфера, представленная океанами, морями, озерами и ледниками, несплошная, прерывистая, не ограничивается «собственным» пространством, проникает в литосферу в виде подземных вод и в атмосферу в виде пара, часто сгущающегося в облака различного типа.