Владимир Соломатин - Система гуманитарного и социально-экономического знания

Синергетика утверждает, что фундаментальным принципом самоорганизации является возникновение порядка через флуктуации (случайные отклонения системы от некоторого среднего положения). Тем самым синергетика привлекла внимание ученых и философов к проблеме случайности, значение которой до этого практически не учитывалось.

Самоорганизация базируется на принципе положительной обратной связи, согласно которому, изменения, происходящие в системе, не устраняются, а накапливаются, что приводит к образованию новой структуры.

Итак, в синергетике выдвигается положение, что развитие открытых и сильно неравновесных систем протекает путем возрастающей сложности и упорядоченности. При таком развитии различаются две фазы:

• период эволюции с предсказуемыми линейными изменениями, приводящими систему к неустойчивому состоянию;

• выход из критического состояния и переход к новому с большей степенью сложности.

Первая фаза заканчивается тем, что система попадает в точку бифуркации, когда возможен выбор путей ее дальнейшего развития, т. е. идет процесс выбора нового аттрактора (притягивающей цели). Но после того как выбор сделан, система начинает переходить в новое устойчивое состояние. Следовательно – хаос не только разрушителен, но и созидателен, конструктивен, а само развитие осуществляется через неустойчивость, хаотичность.

Развитие большинства открытых систем носит нелинейный характер, а это значит, что в точке бифуркации перед такими системами существует несколько путей эволюции, которые подчас избираются случайно. Тем самым случайность встроена в механизм эволюции. Синергетика настаивает, что подобный механизм самоорганизации имеет место во всех системах открытого типа, находящихся в состоянии неустойчивости.

Согласно современным научным взглядам на природу, все природные объекты представляют собой упорядоченные, структурированные, иерархически организованные системы. В естественных науках изучаются системы неживой и живой природы.

В неживой природе исследуются элементарные частицы, атомы, молекулы, поля, физический вакуум, макроскопические тела, планеты и их системы, звезды и их системы (галактики), Метагалактика.

В живой – системы доклеточного уровня (нуклеиновые кислоты и белки), клетки, многоклеточные организмы, надорганизменные структуры (виды, популяции, биоценозы) и биосфера.

Помимо такого подразделения, выделяются три уровня строения материи:

• микромир: мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов в пространственных масштабах, не превышающих 10 -8м, временных от бесконечности до 10 -24сек;

• макромир: мир макрообъектов (размеры от 10 -8до 10 7м);

• мегамир: мир наиболее крупных объектов (планеты, звезды и т. д.), размеры от 10 7м и более.

Приведем некоторые параметры для сравнения:

• электрон: r ≈ 10 -18м, m ≈ 10 -30кг

• Земля: d ≈ 10 7м, m ≈ 6.10 24кг

• Солнце: d ≈ 1,4.10 9м, m ≈ 2.10 30кг

• Солнечная система: d ≈ 6.10 16м, m ≈ m c

• Наблюдаемая Вселенная: r ≈ 10 26м, m ≈ 10 50кг

Микромир. Квантовая теория позволила проникнуть в глубины микромира. В качестве первой элементарной частицы был открыт электрон, а затем в первые десятилетия XX века – фотон, протон, позитрон и нейтрон. Число частиц, именуемых элементарными, достигло в настоящее время почти 400, хотя дать строгое определение понятию «элементарная частица» весьма затруднительно. В качестве первого приближения «под элементарной частицей можно понимать такую микрочастицу, внутреннюю структуру которой нельзя представить в виде объединения других свободных частиц» [83] Дягилев Ф.М. Концепции современного естествознания. – М., 1998. – С. 111. .

Элементарные частицы можно разделить на два класса: фермионы (в честь Энрико Ферми) и бозоны (в честь Шатьендраната Бозе). Фермионы составляют вещество, бозоны (фотон, гравитон, глюоны, векторные бозоны) переносят взаимодействие. Фермионы, в свою очередь, делятся на лептоны (греч. leptos – «легкий») и адроны (греч. adros – «сильный»). К лептонам относятся электрон, электронное нейтрино, мюон, мюонное нейтрино, таон и таонное нейтрино. Все они обладают слабым взаимодействием. К адронам принадлежат два класса частиц: мезоны (пи-мезоны – пионы, ка-мезоны – каоны, эта-мезоны) и барионы (нуклоны – протон, нейтрон и гипероны – лямбда, сигма, кси, омега). Мезоны относятся к нестабильным частицам, барионы составляют класс тяжелых частиц.

Все элементарные частицы обладают целым спектром различных характеристик.

• Электрическим зарядом (все известные частицы имеют либо положительный, либо отрицательный, либо нулевой заряды). Каждой частице, кроме фотона и мезонов, соответствуют античастицы с противоположным зарядом. У частицы и античастицы одинаковы массы покоя, спин и время жизни; при их взаимодействии происходит аннигиляция (уничтожение) каждой из них, при этом выделяется энергия. В 60-х годах XX века была высказана гипотеза о существовании кварков – частиц с дробным электрическим зарядом, хотя экспериментального подтверждения данная гипотеза еще не получила.

• Массой покоя, причем масса покоя частицы определяется по отношению к массе покоя электрона. Однако существуют элементарные частицы – фотоны, не имеющие такой массы.

• Временем жизни: с этих позиций все частицы делятся на стабильные и нестабильные. К стабильным частицам относятся фотон, разновидности нейтрино, электрон и протон. Все прочие частицы – нестабильны, время их жизни около 10 -10– 10 -24с, после чего они распадаются. Элементарные частицы со временем жизни 10 -22– 10 -23с называются резонансами. Резонансные состояния вычислены только теоретически и не зафиксированы в реальных экспериментах.

• Спином – собственным моментом количества движения микрочастицы, а также иными характеристиками: изотопическим спином, странностью, лептонным и барионным зарядами, четностью и т. д.

Между элементарными частицами может происходить четыре типа взаимодействия: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. Отметим, что все названные типы взаимодействия относятся к фундаментальным взаимодействиям в природе вообще. В квантовой теории установлено, что любому полю соответствуют частицы, осуществляющие взаимодействия. Эти взаимодействия переносятся четырьмя типами бозонов.

Сильное взаимодействие происходит на уровне атомных ядер и обеспечивает связь нуклонов в ядре. Оно действует на расстоянии порядка 10 -15м, а время протекания составляет – 10 -23с. Глюоны переносят сильные ядерные взаимодействия.

Электромагнитное взаимодействие реализуется между заряженными частицами. Носителем такого взаимодействия является фотон, квант электромагнитного поля. При электромагнитном взаимодействии электроны и атомные ядра соединяются в атомы, а атомы – в молекулы. Радиус взаимодействия не ограничен, время протекания 10 -20с.