Инвариантность восприятия времени и самоорганизация

Подробности

Родительская категория: ROOT

Категория: Концепты

Опубликовано 14.05.2011 23:53

Автор: Мушаилов Б.Р.

Хиты: 3428

Б.Р. Мушаилов
(Государственный астрономический институт им. П.К.Штернберга (ГАИШ)
при МГУ им. М.В. Ломоносова)

1. Введение

Концепция автономных поселений (АП), основывающаяся на выборе оптимальных зон (терра-среды обитания) для их реализации по неотъемлемым критериям, обеспечивающим устойчивое существование [1], предполагает наличие ряда квазиинвариантов, характеризующих АП. Наряду с определённой концентрацией и парциальным давлением кислорода, азота, водяного пара, углекислого газа в атмосфере АП, величинами гравитационного, электромагнитного полей и т.п. к числу нетривиальных квазиинвариантов относится единая временная организация психических и двигательных актов, непосредственно связанная с асимметрией времени.

2. Общепринятые типы времени

Наличие асимметрии времени в явном виде проявляется на макроуровне. По современным представлениям, по меньшей мере, существуют четыре различных (различно определяемых) «стрелы времени»^[1]).

Помимо «космологической» - направления, в котором вселенная эволюционирует, «термодинамическая стрела» (шкала) выделяет направление времени, в котором возрастает беспорядок, наблюдается рост энтропии. Так называемая «психологическая стрела» соответствует направлению, в котором человек ощущает ход времени, к которому – относит память о прошлом (но не помнит будущего), а «гравитационная стрела» - связана с макроскопическими свойствами самоорганизующейся материи.

Факт самого существования «стрелы времени» представляет особый интерес, поскольку все основные закономерности современной физики (локальные физические законы) инвариантны относительно времени.

Второй закон термодинамики, определяющий термодинамическую шкалу (в любой замкнутой системе беспорядок всегда возрастает со временем; или, иначе говоря, число степеней свободы молекулярного хаоса растёт со временем), по существу вытекает из того, что состояний беспорядка априори больше, чем упорядоченных состояний. Например, число оптимальных зон автономных поселений, обеспечивающих по априори выбранным критериям устойчивое существование этих поселений, является заведомо не тождественным подмножеством зон гипотетического существования автономных поселений. Если какая-то термодинамическая система вначале находится в одном из немногих состояний порядка, то система, эволюционируя, будет изменять своё состояние. Через некоторое время эта система из состояния порядка, наиболее вероятно (при отсутствии регулируемой отрицательной обратной связи) перейдёт в состояние беспорядка просто потому, что состояний беспорядка статистически больше. Следовательно, если система вначале находилась в состоянии высокого порядка, то со временем в термодинамической системе под действием внутренних факторов будет расти беспорядок. Это не противоречит известной теореме Пуанкаре о возвращении, согласно которой любая динамическая система по истечении определённого времени T возвращается в исходное состояние, поскольку T может стремиться к бесконечности.

С другой стороны, «психологическая стрела» времени - субъективное ощущение направления времени связано с процессами, идущими в организме и сознании человека. Темп его, как показали эксперименты, коррелирует с внешними условиями (терра-среды обитания) и внутренним состоянием человека. Этот темп времени не одинаков у разных людей.

3. Восприятие времени

На рубеже XIX – XX вв. в психологии было сделано важное открытие [2]. Экспериментально было установлено существование трёх типов зон переживаемого времени (фиксирование настоящего как временнóй единицы), ставших впоследствии классическими:

• короткие интервалы (до 0,5 сек),
• нейтральные интервалы (0,5 -1,0 сек),
• длинные интервалы (больше 1,0 сек),

1 сек. равна 9192631770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия – 133.

При восприятии различных из приведённых типов зон люди по-разному их оценивают. Так, короткие интервалы воспринимаются в целом (длительность переживается как нерасчлененное мгновение) и при воспроизведении человек их удлиняет. В случае нейтральных интервалов, начало, конец и сама длительность воспринимаются как некоторое комфортное психологическое единство; в зоне нейтральных интервалов имеются такие длительности, для которых нет ни переоценки, ни недооценки при их воспроизведении. Так, интервалом в ~0,6 сек характеризуется наиболее удобная длительность шага при ходьбе, произнесение одного слова в речи, пауза между двумя ударами пульса и т.п.

Восприятие длинных интервалов (при воспроизведении их интервал сокращается) требует значительного волевого напряжения для объединения начала и конца длительности в целостный образ. Предел длительности психологического настоящего составляет от 3 до 5 сек.

Анализ особенностей воспроизведения длинных интервалов показал, что в акте восприятия время распадается на некоторое, всегда целое, число фундаментальных интервалов, длительностью равной t - единице времени, получившей название «действительное настоящее».

У каждого человека на хронометрическую единицу (объективное время) приходится своя собственная единица – индивидуальный «t-тип». На статистически значимых выборках было установлено, что существует практически сплошной спектр t-типов, ограниченный интервалом: 0,7 сек £ t £ 1,1 сек (см. рис. 1).

Рис. 1. t-типы в человеческой популяции.

(1) – спешащий, (2) – точный, (3) – медлительный типы людей.

Соответствие временных параметров движений трём временным зонам показывает, что у человека единая временная организация психических и двигательных актов. Деление на три зоны не случайно.

Зона мгновенно прошедшего времени - это граница перехода от настоящего к прошлому. В будущее же можно сделать шаг только из настоящего. То есть «действительное настоящее» выполняет связующую функцию между прошлым и будущим, так как находится между границами коротких и длинных интервалов. Такая постоянная связка на оси времени, имеющаяся у каждого человека, порождает собственный субъективный ход переживаемого времени и определяет индивидуальное отношение каждого человека к переживаемому времени.

Время в психике человека выступает универсальным параметром, который непосредственно заложен в нём, в его «t-типе», в функциях мозга. Подлинным измерителем «психического времени» служит «t-тип», для согласования хода которого (для согласования объективного и индивидуального времени) человечество придумало хронометрическое время.

• Следовательно, темпоритм основополагающих жизненных процессов в АП не может быть произвольным, а должен коррелировать со спектром t-типов локализованных в интервале: 0,7 сек £ t £ 1,1 сек (см. рис. 1), что, в свою очередь, нелинейным образом обуславливает параметры и условия функционирования терра-среды обитания АП.В частности, длительность протекания единичных функциональных процессов

(продолжительность элементарного событийного факта) в АП не должна систематически быть меньше 0,5 сек и превышать 5 сек.

Вместе с тем, направление изменения психологического времени всегда связанно у человека с уверенностью, что происходят необратимые изменения от прошлого через настоящее к будущему. Физическая асимметрия психологического времени может быть связана с тем, что организм человека, как и любая система со сложными внутренними и внешними связями, является неинтегрируемой системой. А такие системы несимметричны относительно прошлого и будущего: как бы точно ни задавалось прошлое, нельзя абсолютно точно предсказать будущее (система как целое эволюционирует во времени). Причём направление психологического времени может быть вызвано возможностью появления новых степеней свободы, а изменение психологического времени отражает процесс «включения» этих степеней свободы в динамику системы.

С другой стороны, «психологическая стрела» времени может быть вызвана «термодинамической стрелой», поскольку запоминание событий (фиксация настоящего) идёт в том же порядке, в каком возрастает энтропия. Второй закон термодинамики становится при этом тривиальным: беспорядок растёт со временем потому, что мы измеряем время в направлении, в котором растёт беспорядок.

Эволюция вселенной (Метагалактики), ввиду иерархической её структуры, не оказывает доминирующего влияния на ход процессов в гравитационно-связанных системах таких, как галактики и Солнечная система. Не происходит, например, космологическое «растягивание» (увеличение) радиусов планет и Солнца. Поэтому возможная космологическая нестационарность вселенной не может определять направление течения времени в любой области (точке) пространства.

4. Самоорганизация в неравновесной системе

Астрономические наблюдения свидетельствуют о том, что наряду с процессами разрушения структур, выравнивания температур и концентраций веществ, в Метагалактике (видимой части Вселенной) происходят разнообразные процессы самоорганизации материи [3]. В этих процессах (в частности, приводящих к известным формам жизни) развиваются пространственно – временные корреляции, нарушающие однородность и бесструктурность вещества.

В известной степени, аномально по отношению ко второму закону термодинамики ведёт себя гравитация. Если в некоторый момент времени имеется квазиоднородно распределённое вещество, то с течением времени, в силу гравитационной неустойчивости, оно фрагментирует на отдельные сгустки. Эти сгустки, благодаря собственному тяготению, будут сжиматься. При этом в процессах гравитационной фрагментации и сжатия образовавшихся сгустков вещества энтропия всей системы растёт, так как в ходе эволюции в системе появляется всё больше отдельных сгустков, а, следовательно, вариантов распределения гравитационной потенциальной энергии.

Для всех других известных фундаментальных взаимодействий рост энтропии означает, что распределение вещества становится более однородным.

В системах с гравитационным взаимодействием изменение времени можно связать с образованием вторичных субструктур. Начальные неоднородности плотности вещества Метагалактики, благодаря развитию гравитационной неустойчивости, должны превращаться в протогалактики. Из-за локального сжатия фрагментированного вещества, гравитационная потенциальная энергия всех новых образований растёт. В ходе эволюции эта энергия может переходить в другие формы, генерируя новые степени свободы. С ростом числа степеней свободы в системе растёт и энтропия. Структуры развиваются, и Метагалактика становится всё более организованной (структурированной), несмотря на рост энтропии. Появляются галактики, звёзды, планеты и другие сложные космические структуры, которые обязаны своим происхождением развитию гравитационной неустойчивости.

Таким образом, изменение гравитационного времени есть отражение процессов самоорганизации. В частности, с точки зрения эволюции звёздной материи, события выстраиваются в следующем порядке.

Первыми по времени, благодаря гравитационной неустойчивости и сжатию протозвёздного вещества, появляются звёзды, состоящие из первичного вещества – водорода и гелия. На поздних стадиях эволюции эти звёзды взрываются и обогащают окружающий газ ядрами химических элементов, которые были синтезированы в недрах звёзд и во время взрыва. Звёзды следующего поколения образуются тоже благодаря гравитации, но уже из газа, имеющего другой химический состав. Звёзды разных поколений, тем самым, свидетельствуют о том, сколько прошло времени с начала процесса фрагментации в первичном веществе. Появление звёзд из первоначально почти однородной среды соответствует появлению новых степеней свободы (то есть новых способов распределения внутренней энергии гравитирующего вещества). Тот факт, что в настоящее время видимая (наблюдаемая) материя сосредоточена, главным образом, в звёздах одного (I I) поколения, означает, что наблюдаемые области Метагалактики имеют (с точностью до нескольких миллионов лет и без учёта конечности скорости распространения света) примерно один и тот же возраст. Мы «чувствуем» этот возраст потому, что вся наша жизнь связана с ближайшей звездой второго поколения – Солнцем. Прошлое гравитационного времени отличается от его будущего тем, что в будущем могут появиться новые формы движения вещества.

Мерой гравитационного времени может быть мера самоорганизации (самоорганизация – появление макроскопически упорядоченных в пространстве и времени структур в первоначально бесструктурной среде, причём под структурой понимаются не только статичные образования, но и упорядоченные движения среды), которую можно определить величиной ׀S-S₀ ׀/S₀, где S, S₀ – соответственно, значения энтропии системы с уже развитыми структурами и без них.

Самопроизвольное, не связанное с действием внешних регулярных полей, упорядоченное поведение в неравновесной системе есть следствие развития в ней определенного вида неустойчивости (например, гравитационной), когда движения отдельных подсистем становятся стохастическими (случайными). Возможность возникновения во всей системе упорядоченного движения зависит от характера коллективного взаимодействия подсистем. Система самоорганизуется, если стохастические и коллективные эффекты уравновесятся. В этом случае система попадает в состояние динамического равновесия, в котором стохастические – неустойчивые движения всех подсистем согласованы между собой, благодаря их коллективному взаимодействию.

Рост гравитационной энтропии (развитие новых степеней свободы) означает, что в системе развивается динамический хаос. По-видимому, в этом состоянии находится наблюдаемая Метагалактика.

В динамическом хаосе (система, в которой стохастичность траекторий есть следствие внутренних взаимодействий, а не случайных внешних воздействий) индивидуальные траектории движения тел (частиц) неустойчивы (направление касательного к траектории вектора изменяется экспоненциально по времени) и их движения воспринимаются как случайные блуждания. При временах, не превышающих время перемешивания, в расположении тел (частиц) прослеживаются определенные закономерности – корреляции. При больших временах перемешивания можно наблюдать корреляции как определённую структуру распределения среды в системе.

В этой связи, можно говорить о том, что динамический хаос состоит из структур, которые сменяют друг друга по истечении времени перемешивания, и тогда явление самоорганизации следует рассматривать как рождение структуры из хаоса структур. Структуры динамического хаоса могут отличаться не только разнообразием, но и симметрией форм.

То есть в динамическом хаосе есть определённая гармония, что существенно отличает его от истинного хаоса, который не связан с какими – либо динамическими процессами.

В теории так называемого «Большого взрыва» предполагается, что начальное распределение материи квазиоднородно. Но такое распределение неустойчиво: малые возмущения однородности должны приводить к тому, что к точке концентрации будет притягиваться окрестное вещество и в результате должно происходить нарушение первоначально симметричного распределения.

Переход от симметричного распределения сразу к абсолютно несимметричному крайне маловероятен. Более вероятны такие возмущения, при которых часть симметрий остаётся (они образуют подгруппу G исходной группы симметрии).

Если некоторая точка а охвачена возмущением, которое симметрично относительно определенного преобразования Н, то, очевидно, возмущение будет охватывать и точку Н(а). Множество всех точек Н(а) для всех преобразований Н из подгруппы G принято именовать орбитой подгруппы G.

Тогда область расположения возмущений, а значит и форма тела, формирующегося при этом возмущении, состоит из орбит подгрупп исходной группы симметрии.

Подобная интерпретация (схема) позволяет объяснить практически все наблюдаемые формы небесных тел, их сравнительную распространённость, преимущественное направление эволюции геометрических форм: от однородного распределения к диску (протогалактика, протопланетная система), затем – к логарифмической спирали и к системе, состоящей из центрального тела и спутников, расстояния которых до этого тела образуют геометрическую прогрессию [4].

• Следовательно, принцип формирования АП целесообразно реализовывать аналогично механизму гравитационной неустойчивости, формирующему самоорганизующиеся структуры, то есть обеспечивать структурирование дифференциальных (локальных) автономных поселений в результате ветвления (фрагментации) исходного – базового автономного поселения.

В результате многолетних экспериментальных исследований было также показано, что в неравновесных термодинамических условиях происходит самоорганизация (самосборка) супрамолекулярных кластерных пленок (наноструктур) белка с образованием сверхрешётки с определёнными видами и масштабами симметрии (спиральная, зеркальная, киральная и др.) с нано- до макроуровня, которые характерны для живой природы [5].

Многообразие химических веществ и биологических структур, построенных на основе базисных (фундаментальных) структур (элементов, блоков), следует интерпретировать как результат нарушения исходной симметрии.

Таким образом, в целом феномен самоорганизации следует рассматривать как коллективный процесс в неравновесной системе, а поэтому автономные поселения возможны и в неравновесной системе!

5. Заключение

Каждому человеку имманентно присуща единая временнáя организация психических и двигательных актов, связанная с процессами, происходящими в организме и сознании человека. Хотя темп времени не одинаков у разных людей, время в психике человека выступает универсальным параметром (инвариантом), который непосредственно заложен в нём, в функциях его мозга.

Подлинным измерителем «психического времени» служит так называемый «t-тип». В акте восприятия время распадается на некоторое, всегда целое, число фундаментальных интервалов, длительностью равной t - единице времени, получившей название «действительное настоящее» и выполняющей связующую функцию между прошлым и будущим. Каждому человеку свойственна своя собственная единица – индивидуальный «t-тип», однако спектр t локализован интервалом: 0,7 сек £ t £ 1,1 сек, так что восприятие «действительного настоящего» для всех людей ограничено данным временны΄м интервалом. Человек воспринимает предопределённый темпоритм, прежде всего потому, что вся его жизнь связана с ближайшей звездой – Солнцем.

В случае нейтральных интервалов, протяжённостью ~ 0,5 ÷ 1,0 сек, начало, конец и сама длительность воспринимаются как некоторое комфортное психологическое единство. Восприятие же длинных интервалов приводит к значительным волевым напряжениям для объединения начала и конца длительности в целостный образ. Предел длительности психологического настоящего составляет от 3 до 5 сек. Следовательно, темпоритм основополагающих жизненных процессов в АП должен коррелировать со спектром t-типов локализованных в интервале: 0,7 сек £ t £ 1,1 сек, а это, в свою очередь, предопределяет параметры и условия функционирования терра-среды обитания АП. В частности, длительность протекания единичных актов в АП не должна систематически превышать интервал от 0,5 сек до 5 сек.

В термодинамической системе, находящейся в состоянии высокого порядка, под действием внутренних факторов со временем будет расти беспорядок, однако наряду с процессами разрушения структур, выравнивания температур и концентраций веществ, возможны разнообразные процессы самоорганизации материи.

В частности, изменение гравитационного времени есть отражение процессов самоорганизации. Прошлое гравитационного времени отличается от его будущего тем, что в будущем могут появиться новые формы движения вещества.

Система самоорганизуется, если стохастические и коллективные эффекты уравновесятся. В этом случае система попадает в состояние динамического равновесия, в котором стохастические – неустойчивые движения всех подсистем согласованы между собой, благодаря их коллективному взаимодействию. Динамический хаос состоит из структур, которые сменяют друг друга по истечении времени перемешивания, и тогда явление самоорганизации следует рассматривать как рождение структуры из хаоса структур. Структуры динамического хаоса могут отличаться не только разнообразием, но и симметрией форм.

Переход от симметричного распределения сразу к абсолютно несимметричному крайне маловероятен. Более вероятны такие возмущения, при которых часть симметрий остаётся, что, в конечном итоге, позволяет объяснить практически все наблюдаемые формы небесных тел, а также виды структур, характерных для живой природы.

Механизм гравитационной неустойчивости, приводящий к появлению самоорганизующихся структур, целесообразно реализовывать и при формировании АП в результате ветвления (фрагментации) исходного – базового автономного поселения на локальные автономные поселения специализированного предназначения.

В целом самоорганизация является коллективным процессом в неравновесной системе, а поэтому автономные поселения возможны и в неравновесной системе.

Литература

1. Мушаилов Б.Р. О фундаментальных принципах планетонавтики. Статья в этом же сборнике.

2. Фресс П., Пиаже Ж. Экспериментальная психология. Вып. YI. 1978. С. 88-130.

3. Розгачёва И.К. Самоорганизующиеся системы во вселенной. Сер. "Космонавтика, астрономия". М. Знание, 1989.

4. Фейнберг Дж. Из чего сделан мир. М. Мир, 1980.

5. Рапис Е. Белок и жизнь. Самоорганизация, самосборка и симметрия наноструктурных супрамолекулярных пленок белка. ИЕРУСАЛИМ "ФИЛОБИБЛОН". 2003.

[1]⁾ В настоящее время принята линейная метрическая концепция времени в противоположность циклическому характеру его изменения, как это представлялось в античную эпоху, да и в последующие века.

О фундаментальных принципах планетонавтики

Подробности

Родительская категория: ROOT

Категория: Концепты

Опубликовано 14.05.2011 23:48

Автор: Мушаилов Б.Р.

Хиты: 4161

О фундаментальных принципах планетонавтикиБ.Р. Мушаилов (Государственный астрономический институт им. П.К.Штернберга (ГАИШ)
при МГУ им. М.В. Ломоносова)

1. Введение

Комплексную программу, нацеленную на разработку стратегии и тактики создания автономных поселений (АП) как на Земле, так и на иных космических объектах, принято именовать планетонавтикой. Стартовой основой данной концепции является фиксированный эволюционный статус биологического вида Homo sapiens¹⁾, для сообщества которого и предназначены АП. Несмотря на эволюционный характер взаимоотношений Homo sapiens с окружающим Миром (со средой обитания), их устойчивое сосуществование базируется на фундаментальных незыблемых принципах устройства Мира, соподчинённости и взаимообусловленности его структурных единиц, являющихся следствиями целесообразности и гармонии Мира, физико-химического единства живого и неживого, асимметрии времени и т.п. Наличие неотъемлемых фундаментальных взаимосвязей между структурными единицами Мира предопределяет стратегию и тактику создания устойчивых АП, существенно ограничивает диапазон приемлемых параметров инфраструктуры автономных поселений, а также допустимые пределы изменений в функционировании организмов и психологии будущих жителей АП.

2. Антропный принцип

Для существования основных устойчивых связанных состояний - таких как сложные ядра, атомы, звезды, планеты и т. д. в рамках сохранения известных физических законов не только достаточно, но и необходимо наличие вполне определенных (по крайней мере, диапазон возможных значений существенно ограничен) численных значений фундаментальных величин и определенных типов взаимодействий.

Существует глубокая целесообразность и гармония физических законов, в том числе это касается и значений фундаментальных постоянных. Незначительные изменения в физических закономерностях - и возникновение сложных форм вещества окажется невозможным.

Так, если, при прочих равных условиях, константа сильного взаимодействия: g² / ħc (g - гиромагнитное отношение, c - скорость света) была бы несколько меньшей, то водород был бы единственным устойчивым элементом. А если бы масса электрона более чем втрое превышала регистрируемую массу (покоя) электрона (~9,1^.10^{-31 кг),} то произошёл бы коллапс (катастрофическое сжатие) водорода с образованием нейтрона и нейтрино. Эти последствия были бы совершенно катастрофическими, поскольку существование (эры) нейтрального водорода необходимо для образования галактик и звёздных структур.

Как известно, в связанном состоянии нейтрон не распадается и дейтрон (простейшее атомное ядро, состоящее из протона и нейтрона) является стабильной частицей. Стабильность дейтрона обеспечивается законом сохранения энергии. Протон (p) и нейтрон (n) образуют в дейтроне (d) связанную систему и энергия связи (ε / c²) превышает разность масс нейтрона и протона. Однако, если разность масс Δm была бы вдвое большей, то структура мира (Метагалактики) принципиально изменилась бы, поскольку космический нуклеосинтез (образование ядер сложных химических элементов) происходит через стадию образования дейтрона. В случае если Δmc² > ε, то не протекала бы основная термоядерная реакция: p+p → d+e⁺+ν (ν - нейтрино, e⁺ - позитрон), определяющая эволюцию звёзд, в частности, их продолжительное время существования.

На рис. 1 представлен спектр масс элементарных частиц. В настоящее время обнаружено несколько сот элементарных частиц. Их массы распределены в пределах 5 - порядков (от массы электрона ~10^{-30 кг до массы W±} и Z - бозонов ~10^-25кг). Как видно из приведенного рисунка, вблизи массы протона m_p у распределения элементарных частиц по массам существует резкий максимум. Около 90% всех частиц с точностью до множителя 2 имеют массу, совпадающую с массой протона (или нейтрона).

Из анализа рис. 1 нетрудно заключить, насколько мала (сравнительно с другими значениями масс) масса электрона и насколько незначительно её нужно увеличить, чтобы последствия были катастрофическими.

1) Хотя в глубине Тихого океана существуют микробы, которые питаются находящимися в океанской воде сульфидами, а для дыхания используют азот.

В то же время, существование сложных стабильных ядер было бы невозможно, если изотопический спин (один из специальных типов инвариантного преобразования адронов - частиц, испытывающих сильное взаимодействие) всех адронов был бы равен нулю.

А если у элементарных частиц отсутствовал бы спин (внутренний, или собственный момент импульса), то не существовали бы электромагнитные и гравитационные взаимодействия.

Существование устойчивых связанных систем возможно лишь в пространстве 3-х измерений¹⁾, так как при числе измерений N > 3 финитные движения соответствуют лишь круговым траекториям и всегда неустойчивы, а при N < 3 - для образования устойчивых сложных структур недостаточно степеней свободы. То есть N = 3, является существенно выделенным значением - это максимально допустимое значение размерности N, при которой могут существовать атомы и планеты (или их аналоги).

Наличие вполне определенных значений наблюдаемых величин и известных типов взаимодействий, прежде всего, связывают с так называемым "антропным" (антропологическим) принципом, согласно которому: свойства наблюдаемого мира (Метагалактики) являются необходимыми и достаточными условиями для существования наблюдателя.

Таким образом, наблюдаемая реализация Метагалактики (из космологически возможных миров) является априори предопределенной. С изменением физических параметров (законов или констант) "физика" меняется так сильно, что в изменённом мире уже не может появиться (какая-либо) разумная жизнь. Требование, чтобы разумная жизнь была возможной, достаточно сильно ограничивает параметры мира. В то же время "антропный принцип" можно рассматривать как условие (механизм) нарушения исходной симметрии "начального состояния" Метагалактики, которое также связано с определённым набором параметров²⁾.

Для появления и устойчивого существования сложных форм материи необходимы оптимальные условия. К числу таких условий, в первую очередь, относится достаточно долгое существование и эволюция звёзд, галактик и Метагалактики, а также длительная эволюция физических (биологических) факторов, приводящая к возникновению разума (в предположении, что разум - венец "творения Природы"), постепенное образование "всего сущего" (всё имеет свою предысторию).

На основе "антропного принципа" возможно объяснение некоторых космологических совпадений. В частности, тот факт, что средняя плотность ρ вещества в Метагалактике близка к критической ρ_крит, при условии существования нынешнего наблюдателя, связана с тем, что при ρ << ρ_крит в мире не могла бы произойти конденсация диффузного вещества в галактики и звёзды. В случае ρ >> ρ_крит время существования Метагалактики³⁾ (t ~ ρ^-1/2) было бы настолько мало, что не могла возникнуть жизнь. Поэтому в мире, в котором имеются сложные формы материи, должно быть ρ ≈ ρ_крит.

1) Это не противоречит возможности существования дополнительных компактифицированных измерений.

2) Заметим, в частности, что пространство Евклида - единственное максимально-симметричное пространство с нулевой (предельной) кривизной.

3) Закрытая Метагалактика не расширяется безгранично. Достигнув некоторых максимальных размеров, она начинает сжиматься вплоть до очень малых размеров.

Удовлетворительный ответ на вопрос об исключительной малости значения безразмерной гравитационной константы:α_g = G m_p² / hc ≈ 10^-39 (m_p~10^{-27 кг, G ≈ 7.}10^-11м³/кг^.сек²) может быть связан с тем, что время жизни звёзд главной последовательности, к которой относится и Солнце, пропорционально α_g^-1. Поэтому, например, в случае увеличения α_g на несколько порядков возникновение жизни было бы невозможным (она не успела бы возникнуть).

Так как светимость звёзд и, в частности, Солнца пропорциональна четвёртой степени гравитационной постоянной, то изменение гравитационной постоянной на 10% приводит к изменению светимости Солнца более чем на 46%.

Максимум излучения Солнца приходится на жёлтый цвет спектра, чем и обуславливается диапазон оптического восприятия человека.

3. Принципиальное единство живого и неживого – как следствие всеобщей связи процессов и явлений в Мире

Всеобщая связь процессов и явлений в Мире находит своё отражение и в проблеме возникновения форм преджизни (жизни) – зарождение жизни в геологической истории Земли – как результат «сложения соответствующих космических и земных факторов».

Возникновение жизни (в частности, и вне Земли) могло быть лишь результатом «биологического большого взрыва», происшедшего относительно мгновенно – за отрезок времени ~ 5 тыс. раз меньший, чем возраст планеты Земля (теория Опарина, Холдейна, Морозова).

За геологически короткое время произошла стремительная химическая эволюция, приведшая к киральной чистоте молекул живого. В неживой природе химические реакции приводят к киральной симметрии молекул, поляризующих свет «влево» и «вправо» образуется поровну. На предбиологической фазе развития планеты возникали флуктуации, приведшие к преобладанию одной из форм – «левой» или «правой», то есть к возникновению киральной чистоты.

При температуре Т ~ 300⁰К, плотности вещества 10²⁷ молекул/м³, вязкости, близкой к вязкости воды, и энергии взаимодействия молекул порядка 10²-10³ электрон-вольт минимальное время глобального перехода от полного хаоса (полной симметрии) через местные флуктуации к киральной чистоте, переводящей флуктуационные системы из неустойчивого состояния в устойчивое, составляет ~1 млн. лет (максимально – на порядок больше). Предпосылкой этому явилась физико-химическая перестройка первичных углеводородов (по-видимому, широко распространенных на всех планетах) за счёт усиливающих друг друга лавинообразных процессов.

Зеркально асимметричные органические предбиологические вещества в условиях высокой температуры, ультрафиолетовой (УФ) радиации относительно быстро усложнялись. При полимеризации левовращающих аминокислот образовывались первичные белки и азотистые основания – нуклеотиды.

Флуктуации распределения молекул усилились в ходе образования коацерватных капель (коацерватов) – многомолекулярных структур (прообразы организмов), которые уже имели определенную степень организации. В ходе стремительного отбора, вызванного крайне жёсткими условиями среды, из всех форм коацерватов преимущественно сохранились лишь те, у которых возникла способность к устойчивому матричному синтезу белка. Основой для этого послужило изначальное включение в зеркально асимметрические молекулярные агрегаты полинуклеотидов –ДНК и РНК, обеспечивающих точность воспроизведения себе подобных. Объединение нуклеиновых кислот и белков привело к сложным предбиологическим структурам.

То есть, современная концепция происхождения жизни свидетельствует о единстве (физико-химическом) всего живого и генетической близости живых существ (организмов).

Соподчинение функциональных систем Мира, взаимодействие подсистем и надсистем в их иерархии, при котором меньшие подсистемы составляют бóльшие, сами являющиеся подсистемами более крупных систем[1]⁾, однозначно свидетельствует о том, что всё живое на Земле развивается под направляющим влиянием эволюции Земли как планеты Солнечной системы, которая, в свою очередь, входит в состав звёздной системы (Галактики) и т.д.

Следует отметить, что иерархия природных систем, в которых подсистемы контролируются надсистемами и, наоборот, надсистемы – входящими в них системами – является по сути одним из механизмов саморегуляции (самоорганизации) систем, способствующих поддержанию обратимости процессов (на каждом из уровней иерархии) и близкому к нулю изменению значения энтропии. От способности системы противостоять разрушительной силе зависит её устойчивость. Нарушение этой способности ведёт к росту энтропии и разрушению системы (её деградации). Сложная одновременная «эволюция многих эволюций» задаёт направление естественному отбору, «цель» которого – выживание в относительно усложняющихся условиях существования, что приводит к более высокой степени организации, а, следовательно, в целом и устойчивости систем.

Таким образом, в Мире на всех уровнях иерархии все системы и процессы, в конечном итоге, взаимосвязаны и взаимообусловлены. Существующие общие механизмы взаимодействия (циклы) достаточно специфичны и критичны к изменениям – вариациям – внутренних параметров. Универсальный, всеобщий характер эволюции нашего мира (Метагалактики) – как части Вселенной свидетельствует не только о необходимости, но и о достаточности (всеобщей целесообразности) всех протекающих явлений и процессов в Мире как на микро, так и на макро (Мега) – уровнях.

4. Диалектика системы Человек - окружающий Мир

Вся совокупность процессов в Мире образует некую единую систему, некую совокупную связь материальных реальностей. Это, очевидно, приводит к необходимости гармоничного (оптимального) сочетания Человека (или социума как высшей из известных форм организации) и, в частности, Человека - Производящего с различными уровнями организации материи, и, в частности, с высшим досоциальным уровнем естественной организации Мира.

Взаимодействие Человека с окружающим миром ("включение" Человека в иерархическую структуру Мира) можно представить в виде упрощенной схемы (рис. 2).

Для Человека (субъекта познания: "С") главным свойством является способность обособления себя от окружающего Мира (R) и способность к идеализации - построению логических концепций, моделей, то есть к абстрактному мышлению. Множество R являет собой объективный физический мир (физические объекты: "О"), включая другие (отличные от рассматриваемого Ч.) "субъекты познания". При этом необходимо иметь в виду, что Человек (Ч.) представляет собой, в силу единства и взаимосвязи Мира, такое же многообразие, что и (R), то есть содержит в себе по существу целый Мир. Единство и взаимообусловленность "континуального" Мира приводит к принципиальной неразличимости макро и микро - областей.

Наиболее существенным подмножеством R является биосфера, которая включает в себя - нижнюю часть атмосферы (газообразная оболочка Земли), всю гидросферу (совокупность всех вод Земли) и верхнюю часть литосферы Земли (верхняя оболочка Земли: земная кора и верхняя мантия Земли), населённые живыми организмами. То есть, биосфера (глобальная экосистема Земли) представляет собой оболочку Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба. Биосферу можно представить как иерархию экосистем - сообщества живых существ и их сред обитания, и геосистем - материальных систем, состоящих из взаимообусловленных природных компонентов (рис. 3).

Пределы биосферы, составляющие поле существования жизни, которое ограничено по вертикали, главным образом, высотой около 6 км над средним уровнем моря, где сохраняются положительные температуры в атмосфере, простираются до стратобиосферы¹⁾. Нижний предел

1) Выше микроорганизмы попадают лишь случайно (эпизодически) и могут сохранять жизнь лишь в виде спор.

существования активной жизни практически ограничивается дном океана (~11 км) и изотермой 100⁰С в литосфере (~6 км).

Рис 3. Общая структура биосферы.

То есть вертикальная мощность биосферы в океанической области Земли составляет величину ~ 17 км, а в сухопутной - 12 км. Теоретический нижний предел биосферы может достигать глубин (в литосфере) до 25 км ¹⁾. Воздействия T_i; i=1,2 (см. рис. 3) - характеризуют направленный процесс взаимодействия "С" и "О". Причём Т₁ - реакция физического Мира R на внесение в него "С", а Т₂ отражает соответствующие воздействия (не только реакцию) субъекта на окружающий его мир. Важно отметить, что результат воздействия R (при внесении "С" в физический Мир) на "С" зависит и от сущности самого субъекта²⁾. В общем случае зависимость Т₂(Т₁) не является линейной.

При воздействии континуального физического Мира (Т₁) субъект воспринимает (выделяет) лишь ограниченный спектр возмущений (счётное множество гармоник информационных частот состояний). Так что, субъект существует в мире "идеализаций" (Т₁) в отличном в общем случае от истинного окружающего физического мира³⁾.

В этой связи возникает закономерный вопрос о возможности существования физической теории, позволяющей по "идеальным конструктам" этой теории, получать адекватную (минимально искаженную) информацию о реальном Мире (Т₁).

1) Глубже 25 км, по имеющимся в настоящее время оценкам, должна существовать критическая температура в 460^oС, при которой вода превращается в пар.

2) В принципе допустимо, что один и тот же физический Мир вызывает различные реакции у разных возможных типов субъектов, например, в зависимости от их устройства: одни "С" констатируют существование, скажем, фотона, если он попадает в их глаз, другие "С" - если никакой энергии в их регистрирующее устройство не попадает.

3) Включающего, в частности, другие "субъекты" как особые точки физического Мира - "субъективные сингулярности", характеризующиеся состояниями с невозрастающей энтропией.

Построение точного (адекватно-полного) мысленного отображения Мира, как показывает весь исторический опыт, не представляется возможным, хотя это не противоречит возможности принципиальной познаваемости Мира. Если в какой-нибудь момент развития человечества была бы построена окончательно завершённая система всех мировых связей (физических, духовных, исторических) в их развитии, то тем самым область человеческого познания (исторического развития) была бы завершена.

Таким образом, Человек (или социум в целом) поставлен перед противоречием: с одной стороны, он стремится познать исчерпывающим образом систему Мира в её совокупной связи, а, с другой - его собственная природа (как и природа мировой системы) не позволяет ему когда-либо (за какое-либо конечное время) разрешить эту проблему.

Указанное противоречие является, с одной стороны, основным стимулом для интеллектуального совершенствования и проявляется в прогрессивном (в целом) развитии человечества, аналогично тому, как для соответствующей математической задачи находят решение в бесконечных рядах (или непрерывных дробях), а с другой - именно оно и порождает априори конфликт Человека с Миром (Природой). Законы гармонии Мира оказались не по плечу Человеку, хотя на определённых этапах развития человечества имелось немало примеров гениев, которым приоткрывались некоторые глубинные закономерности Мира, как например, В. Моцарту была подвластна гармония звуков?!

Устойчивое (стабильное) состояние системы Ч.↔ R возможно лишь при условии, что деятельность Ч (Т₂^opt) не нарушает естественную организацию Природы и совместима с ней (то есть деятельность Человека - Производящего строится по природному аналогу) или, по крайней мере, эта деятельность приводит к незначительным (несущественным) отклонениям от исходного состояния равновесия, вызывая лишь малые возмущения.

В то же время, очевидно, что при значительных отклонениях (приводящих к структурным изменениям в системе Ч.↔ R) от оптимального значения Т₂^{opt 1)}, причём неважно доминирует ли воздействие Человека на окружающий его мир или, напротив, воздействие это существенно уменьшено (ниже естественного), рассматриваемая система (рис. 3) должна потерять устойчивость и будет стремиться занять либо другое устойчивое состояние или находиться в неравновесном состоянии. В последнем случае, для априори эволюционирующего Человека, возникает запредельная ситуация, приводящая к катастрофическим последствиям (экологическая катастрофа).

Конкретное проявление воздействия Т₁ находит свое отражение в биологической ритмике, как результат периодических (циклических) вариаций параметров "среды обитания" (биосферы). Макроскопические флуктуации, вызванные влиянием космических факторов, проявляются в одинаковой форме гистограмм (статистических распределений) для совершенно различных процессов - от биохимических до радиоактивного распада.

Периодический характер существования и эволюция являются фундаментальными свойствами биологических систем²⁾. Ритмически протекают все биологические реакции, циклически работают органеллы клеток (в частности, ядро пульсирует с периодом порядка десяти минут), отдельные органы (сердце, печень). Циклически изменяются физиологические, психические и другие показатели организма. Ритмика присуща и сообществам организмов: как колебание численности популяций насекомых, рыб, и млекопитающих - так называемые "волны жизни", квазипериоды в показателях рыночной экономики - "волны Кондратьева". Наступление и развитие эпидемий, как показал А. Л. Чижевский, также имеет ярко выраженную ритмичность.

Изменения биологических показателей происходят в такт с изменениями внешних условий. "Биологические часы" живых структур всё время "подстраиваются" (синхронизируются) под внешний, задающий периодический сигнал. При этом, если, например, паука (или таракана) подвергнуть (щадяще…) низким температурам на ~12 ч, то его активность будет в противофазе (рассогласуется на те же ~12 ч по сравнению) с его собратьями.

1) Оптимальное значение Т₂^opt существует в силу критичности – "резонансности настройки" Мира (см. раздел 2).

2) Любой биологический объект - от организма до сложных сообществ - это открытая, саморегулирующаяся система, в которой функционально различные части взаимодействуют между собой, обмениваясь веществом и энергией.

За очень редкими исключениями, касающимися ритмов с периодами менее суток (микроритмы), периоды синхросигналов (внешних сигналов) независимо от их физической природы имеют космическое происхождение. Суточный, годовой периоды являются тривиальными и общеизвестными примерами.

В биосфере наблюдаются периодические вариации декадной длительности (периоды ~10 дней). Они связаны, в основном, с так называемой секторной структурой межпланетной среды и имеют солнечное происхождение. Корпускулярное излучение Солнца "вытягивает" силовые лини солнечного магнитного поля в межпланетную среду. На орбите Земли наблюдается картина чередования полярности межпланетного магнитного поля. При этом формируются либо четыре, либо два подобных сектора с разными направлениями.

Вся эта картина повторяется с периодом вращения Солнца (около 27 дней). Земля при своём движении по орбите последовательно пересекает секторы с разными знаками межпланетного магнитного поля. Если секторов четыре, смена знака поля происходит раз в неделю, если секторов два - средний интервал между сменами знака около двух недель. На больших интервалах времени секторная структура устойчива, но от случая к случаю длительность сектора несколько меняется. Пересечение секторной границы сопровождается вариациями величины геоэлектрического поля и уровней напряженности электромагнитного фона¹⁾.

Гравитационные воздействия Луны вызывают в океанах и в атмосфере Земли приливы, которые имеют и долгопериодические гармоники: суммарная амплитуда океанских приливов варьирует с периодами 8,9 лет; 18,6 лет и др. Это приводит к соответствующим погодно - климатическим изменениям. Подавляющее большинство других ритмов (около месяца, ~260 дней, ~2 лет и т. п.) синхронизировано с гармониками вариаций солнечной активности, чей основной (базисный) цикл составляет в среднем 11 лет (11,2 года)²⁾ табл. 1.

Указание на существование непосредственной связи между периодическими вариациями на Солнце и процессами, протекающими на Земле, появились ещё в прошлом веке.

Таблица 1. Цикличность активности Солнца в XVIII - XX веках.

1) Декадная цикличность есть и в вариациях солнечной активности.

2) В настоящее время не существует общепринятой концепции, объясняющей причину периодически возникающих на поверхности Солнца активных областей аномально высоких значений магнитного поля. Поскольку температура этих областей примерно на 1,5 тыс. градусов ниже, чем в окружающей фотосфере, то они легко различаются и называются "солнечными пятнами". Основной характеристикой солнечной активности принято считать интегральный индекс: число Вольфа - относительное число солнечных пятен и их групп.

Факт связи "солнечная активность - погодно-климатические изменения" в настоящее время следует считать надежно установленным. Так появление засух и увеличение частоты следования (интенсивности) гроз коррелирует с 22-х летним (состоит из двух 11-летних циклов) и 11-летним циклами. Метеорологические условия естественно отражаются и на росте сельскохозяйственных культур, что, в свою очередь, может приводить к экономическим и финансовым кризисам. Однако уровень солнечной активности зависит также и от конфигурации планет Солнечной системы¹⁾. В солнечной активности были выделены, в частности, вариации с сидерическими (отсчитываемыми относительно звезд) периодами обращения планет вокруг Солнца: Меркурия, Венеры, Земли, Марса, Юпитера и др.

Как известно, центр масс Солнца не совпадает тождественно с центром масс Солнечной системы (рис.4). Кривая движения центра масс светила около центра масс Солнечной системы (ЦМС) имеет форму спирали, навивающейся вокруг траектории ЦМС в галактическом пространстве. Амплитуда витков спирали определяется влиянием самых массивных планет Солнечной системы - Юпитера и Сатурна. Если они располагаются по разные стороны от Солнца, то его центр обходит траектории ЦМС по "широкой петле", а в случае "присоединения" к Сатурну и Урана, Нептуна - центр масс Солнца отклоняется к Юпитеру, петля - "не охватывает" траекторию ЦМС. Такое положение получило название аномального.

Важной динамической характеристикой планетной системы является момент импульса Солнца: произведение 3-х величин - массы светила, расстояния от центра Солнца до ЦМС и его скорости относительно центра масс Солнечной системы. В отличие от моментов импульсов планет-гигантов Солнечной системы, которые практически не зависят от времени, момент импульса Солнца является существенной функцией времени. А потому он может быть своего рода генератором, задающим ритмы процессам, протекающим на самом светиле и на планетах [1]. В колебаниях момента импульса Солнца достаточно чётко проявляются периоды длительностью в 20, 40 и 120 лет (имеющие резонансный характер). Указанная периодичность соответствует всплескам вулканической деятельности на Земле, причём начало очередного 120 - летнего цикла приходится на 90-е года XX столетия. С другой стороны, имеется корреляция динамики момента импульса Солнца с эпохами благоприятными для развития человеческой цивилизации, которые отвечают "аномальным" положениям Солнца (рис. 5).

Влияние солнечной активности на биологические процессы связано не только с чисто климатическими изменениями, но и с непостоянством совсем другого "экологического параметра" - электромагнитного фонового поля. На низких частотах (ниже 10⁴ Гц) напряжённость

1) Гравитационные возмущения планет приводят к движению барицентра Солнца. Механизм, генерирующий периодичность вариаций солнечного цикла, связан с приливными динамическими возмущениями планет Солнечной системы и, прежде всего, Юпитера и Сатурна.

электромагнитного поля достигает значительных величин и генерируется в верхней атмосфере - магнитосфере. Напряжённость поля растёт с увеличением географической широты, изменяется от точки к точке в связи с изменением электрических характеристик подстилающей поверхности и сильно варьирует во времени. Так что эти вариации являются достаточно тонким индикатором процессов, протекающих в ближайшем космическом окружении Земли, в частности, на Солнце (солнечной активности), поскольку орбита Земли фактически располагается в пределах самых внешних слоев солнечной атмосферы.

Лабораторные исследования обнаружили очень высокую чувствительность организмов к сверхнизкочастотным (~10² Гц) магнитным и электрическим полям малой напряжённости. Амплитудно-спектральные вариации низкочастотного электромагнитного фона приводят к биохимическим, физиологическим и т. п. изменениям в организмах - от бактерий до человека. Такие изменения, как правило, невелики, но вполне достаточны, чтобы режим колебаний (автоколебаний) в биологических системах стал синхронным с циклическими вариациями солнечной активности.

Наиболее неблагоприятные воздействия возмущений внешней среды на биологические структуры (в частности, организм человека) следует, прежде всего, ожидать в тех случаях, когда приспособительные (адаптационные) механизмы биологической системы ещё полностью не сформировались, то есть на самом раннем эмбриональном этапе развития организма. Соответствующие экспериментальные данные свидетельствуют о том, что отклонения от естественного электромагнитного фона, как в сторону его понижения, так и повышения приводят к значительным аномалиям в развитии организмов.

С другой стороны, в настоящее время имеются весомые факты, указывающие на существование некоторых конституциональных различий организма человека (показатели кровяного давления, подверженность к некоторым заболеваниями др.), в зависимости от фазы 11-летнего цикла, на которую приходится дата его рождения¹⁾.

Поскольку существуют долговременные вариации солнечной активности, а также магнитосферы Земли²⁾, выполняющей роль защитной оболочки биосферы от космических воздействий, то в эпохи минимума магнитного момента Земли (смена знака геомагнитного поля происходит через промежутки времени от 500 тыс. до 50 млн. лет) становятся существенными и другие циклы электромагнитных возмущений, накладывающиеся на "основной" 11-летний солнечный цикл.

Более того, имеются достаточные основания предполагать, что колебания исторического процесса³⁾ коррелируют с колебаниями физико-химических процессов на Солнце [2], то есть, что исторические и общественные явления происходят не произвольно, а подчиняются закономерностям окружающего мира.

Детальные статистические исследования истории большинства государств и народов за период в 2414 лет (начиная с 500 г. до н.э.), проведённые А.Л. Чижевским, позволили установить (см., в частности, рис. 6):

- каждый цикл исторических событий всемирно-исторического процесса является всеобщим. На различных континентах Земли основные моменты исторической деятельности, связанные с движениями большинства масс, имеют тенденцию к синхронизации, так что количество исторических событий, протекающих одновременно в различных участках Земли, достигает наибольшего числа в эпохи максимумов "солнцедеятельности" - и уменьшается с приближением к минимуму;

- всеобщий цикл исторических событий на протяжении столетий повторяется 9 раз; то есть цикл всеобщей исторической, военной и общественной деятельности человечества равен в среднем ~11 годам;

1) В 11-летнем цикле солнечной активности спектр и амплитуда электромагнитных возмущений сильно различаются в максимальной и минимальной фазах.

2) Вариации магнитосферы Земли оцениваются квазипериодом в 6-7 тыс. лет; настоящее время характеризуется как эпоха аномально большого значения магнитного момента Земли.

3) Эти колебания протекают на фоне поступательного исторически необратимого процесса развития человечества как целого, являющегося фактически следствием фундаментальной асимметрии времени во вселенной.

Рис. 6. Кривая солнечной активности (нижняя кривая) и
всемирная (военно-политическая) деятельность человечества (верхняя кривая).

- всеобщий исторический цикл претерпевает явно наблюдаемые этапы - период минимальной активности, период нарастания активности, период максимальной активности и период падения. Эти четыре периода существенно коррелируют с соответствующими фазами "солнцедеятельности" (минимумом пятен, нарастанием максимума, максимумом, убыванием максимума с переходом в минимум).

Относительно механизма влияния космических (и геофизических) факторов на развитие событий в человеческих сообществах и на поведение индивидуумов имеются различные точки зрения:

-организм, коллоидальная система которого обладает высокой чувствительностью к различным внешним воздействиям и колебаниям, испытывая эти колебания (нарушающие равновесие), непрерывно затрачивает соответствующую энергию на восстановление исходного состояния (Г. Спенсер, И.П. Павлов);

-жизнедеятельность и активность человеческого организма находится в тесной связи и зависимости от метеорологических факторов (А.В. Клоссовский);

- в организме живых существ (в частности, человека) имеются определённые центры (отвечающие за состояние нервной системы), достаточно чувствительные к изменениям электромагнитного и др. полей (Онори, Аррениус, Нордман) или к изменению особого типа - биохимической энергии живого вещества, так называемой пассионарной энергии (Л. Гумилев);

- изменения химического состава воздуха (электрическое действие солнечного света на атмосферу вызывает в ней ряд химических превращений) могут приводить к изменению течения химических реакций в важнейших органах, что при посредстве кровообращения должно отражаться на состоянии психики, возбуждая или угнетая её (Моффа).

В настоящее время следует признать, что космические воздействия (солнечная активность) это серьезный фактор, формирующий психогенетическую специфику в поколениях людей. Так, анализ концентраций продуктов распада радона во время магнитных бурь, вызванных Солнцем, привёл к регистрации роста радиоактивности атмосферы. Что, по-видимому, обусловливается "испарениями" радона (за счёт магнитострикционного сжатия) из микротрещин горных пород и материалов жилых строений. Радон переносится кровью и лимфой, в результате организм получает ту или иную дополнительную дозу облучения, приводящую к развитию мутагенных изменений.

Статистические данные также свидетельствуют о совпадении максимумов рождения (с учётом внутриутробного развития плода) больных шизофренией с максимумами солнечной активности. С другой стороны, статистика свидетельствует о том, что на второй день после солнечного возмущения значительно увеличивается число автомобильных аварий: регистрируется замедление реакции водителей (в разы) на сигнал по сравнению со спокойным состоянием ионосферы. Крупномасштабные изменения экологических условий на поверхности Земли, происходящие по чисто земным причинам, протекают достаточно медленно, поскольку на поверхности Земли маловероятно накопление энергии для быстрого глобального изменения экологической обстановки. Постепенные, медленные изменения экологических условий по существу предопределяют эволюционную адаптацию биологических структур (в частности, человека).

Однако аномальные экологически - глобальные (а также катастрофические) изменения могут быть вызваны эпизодически возникающими космическими факторами¹⁾ или процессами, протекающими в глубинах Земли²⁾. Резкое возрастание интенсивности космического (солнечного, звёздного, галактического) ионизирующего излучения приводит к разрушению (повреждению) озоносферы - экрана, защищающего живые организмы от ультрафиолетовой радиации. В частности, частицы космических лучей расщепляют и ионизируют молекулы атмосферного азота, который окисляется воздухом до оксида азота (NO). А молекулы оксида азота являются катализатором уничтожения озона: NO+O₃→NO₂+O₂; NO₂+O→NO+O₂. Даже сравнительно небольшие (несколько процентов) изменения в толщине озоносферы приводят к существенным вариациям интенсивности УФ излучения.

Излучение в окрестности волны 2900 Å биологически активно и обладает мутагенными и канцерогенными свойствами, так как перекрывает полосу поглощения белков и ДНК. Поэтому облучение живых организмов подобным излучением значительной интенсивности приводит к быстрой их гибели.

В непосредственной реакции - воздействии (Т₂) Человека (Человека - Производящего) на "окружающий мир" (среду обитания) можно выделить две компоненты. Это, прежде всего - направленный процесс, вызванный необходимостью обеспечения устойчивого существования (выживания) Человека в квазиравновесной системе Человек – окружающий Мир. И вторичная компонента (деятельности), вызванная следующими обстоятельствами:

- несогласованными решениями частных задач с ситуацией в целом (глобально) и ограниченностью знаний;

- возможностью формирования и реализации абстрактных схем, которые не апробируются эволюционной преемственностью и не согласуются (не вписываются) с естественным устройством Мира, и как следствие - чрезвычайно высокие темпы и масштабы антропогенной деятельности.

Если первая компонента, в силу априори присущему Миру единства, приводит к самосогласованному (оптимальному) характеру взаимодействий в системе Человек - окружающий Мир, то вторая - по своей сути классифицируется как возмущение. Динамическая система Человек - окружающий Мир устойчива к малым возмущениям³⁾, то есть, обладая самовосстановительным потенциалом, способна "отработать" их за конечное время: Человек адаптируется к ним, а Природа компенсирует (нейтрализует) их⁴⁾.

1) Например, близкий взрыв Сверхновой; прохождение Солнечной системы через плоскость Галактики, что могло бы резко увеличить поток УФ-излучения; вторжение космического тела-кометы, крупного метеорита - в атмосферу Земли.

2) Извержение вулкана Санторин в XV в. до н. э. привело к упадку минойской цивилизации. Взрыв вулкана Тамбора в 1815 г. привёл к тому, что пыль от него вызвала внезапное похолодание, снегопады в июне на всём Северном полушарии.

3) Обладает динамической устойчивостью: квазистационарное состояние, гомеостаз, колебания вокруг определённого вещественно - энергетического уровня, сопровождающиеся непрерывными изменениями системы.

4) Незначительные изменения среды (вещества, энергии, информации, динамических качеств экосистем и т.п.) приводит к развитию природных цепных реакций, идущих в сторону нейтрализации произведённого изменения. Причём на близкие воздействия природные системы дают сходный ответ.

И лишь значительные (глобальные) возмущения способны вывести указанную систему из состояния равновесия (необратимые последствия) и привести либо к развитию неустойчивости, формированию существенно неравновесного процесса (катастрофические изменения), либо - к эволюции системы в сторону иных (квазиравновесных) устойчивых состояний, например, в результате проявления эпизодически возникающих внешних (космических) либо антропогенных факторов; см. рис. 7. Однако, в связи с упоминавшейся чрезвычайно высокой избирательностью Мира в целом, иные квазиустойчивые состояния, отличные от нынешнего основного состояния, могут оказаться запредельными для существования (жизни) Человека.

Рис 7. Схема, отображающая поведение популяции насекомых - вредителей при применении пестицидов. Равновесная численность популяции после обработки пестицидами резко снижается, затем возрастает скачком и, достигнув некоторой максимальной величины, стабилизируется на уровне близком к равновесному - первоначальному (I). Но новое стабильное состояние может быть и выше первоначального, так как пестициды уничтожают не только вредителей, но и хищников, которым вредители служат пищей (II).

Эволюцию биосферы следует рассматривать как интегральную реакцию целостной (единой) системы на возмущения (как внешнего, так и внутреннего характера), аналогичную "стандартной" стрессовой реакции организма на "острую ситуацию". В результате глобального гомеостатического механизма, так или иначе связанного с рассеянием тепловой энергии - повышением энтропии, происходит в известных пределах компенсация изменений важнейших экологических параметров, которые не превосходят своих критических значений, обеспечивая тем самым последовательный переход к соответствующему (новому) динамически равновесному состоянию биосферы. При этом важно заметить, что биосфера как соответствующая иерархическая структура развивается не только за счёт ресурсов планеты Земля¹⁾, но опосредованно за счёт и под управляющим воздействием космических систем, прежде всего, Солнечной. В атмосфере и гидросфере многие важнейшие параметры определяются динамическим равновесием, непосредственно связанным с живыми структурами. Это так называемый закон биогенной миграции атомов: миграция химических элементов в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии "живого вещества", или же она протекает в среде, геохимические особенности которой, обусловливаются "живым веществом".

Так кислород атмосферы, имеющий чисто биогенное происхождение, полностью обновляется каждые несколько тысячелетий, а углекислый газ - всего за 6,3 года. Весь объём океанской воды профильтровывается планктоном за полгода. То есть, состояние глобальной экологической системы (биосферы) циклически преобразуется. Процесс таких преобразований можно определить как саморазвитие, имеющее, вообще говоря, необратимый характер²⁾. Периоды повторяемости различных признаков не совпадают.

1) Биосфера "не работает" по принципу безотходности и полной утилизации энергии, так как в ней накапливаются выбывшие из биологического круговорота (непрерывного, циклического, но неравномерного во времени и пространстве, закономерного перераспределения вещества, энергии и информации в пределах систем различного иерархического уровня организации) вещества, формирующие осадочные породы.

2) Циклические колебания происходят на фоне случайно или закономерно изменяющихся внешних условий, которые вносят соответствующие возмущения.

Пренебрегая возмущениями, циклически-симметричную квазистатическую модель биосферы можно представить в виде турбины (см. рис. 8). В этом случае биомасса рассматривается как тело турбины, виды (растений или животных) - как её лопатки, а продуктивность - как вырабатываемая "энергия".

Воздействие значительных возмущений на биосферу в целом, вызывающие экстремальные значения экологических параметров, в рамках указанной модели¹⁾, следует интерпретировать как запредельный "режим работы" турбины, приводящей к её остановке (результат действия гомеостатического механизма) и последующему запуску (перезапуску, вообще говоря, с измененными параметрами).

Рис. 8. Циклически - симметричная турбинная модель биосферы.
Биомасса (кроме общей для суши и океана, данной в сухом весе) - сырой вес в кг/м² в среднем для соответствующих термических поясов: П - полярный, Б - бореальный, Сб - суббореальный, Ст - субтропический, Т - тропический. Цифры при индексах термических поясов - число соответствующих видов растений; им же (а качественно и числу видов животных) соответствует частота следования лопаток турбины. Продуктивность на диаграмме выражена в граммах углерода на 1м² в год или в тоннах сухого веса в год (в целом для суши и океана соответственно).

Эволюцию системы Человек - окружающий Мир (на различных уровнях иерархии) следует рассматривать как результат разрешения противоречий в этой системе. Так, биологические существа (в частности, человек) используют природу, обеспечивая своё существование. Неандертальцы истребили пещерных медведей (они в несколько раз крупнее современных бурых), кроманьонцы - мамонтов. Предки индейцев, переселяясь из Азии в Америку, уничтожали по пути почти всех копытных. То есть конфликт между Человеком и окружающей средой существовал изначально.

1) Расширяя, естественно, при этом сферу применения этой модели.

Увеличение совокупного воздействия Человека на "окружающую среду" снижает энтропию рассматриваемой био- и экосистемы. Но далее возникает противоречие в системе Человек - Природа (или между системой и надсистемой в соответствующих уровнях иерархии). Разрешение этого противоречия приводит к новому квазиустойчивому значению биогенной энергии в изменённых (обновлённых) условиях. С другой стороны, в силу однонаправленности эволюции (отсутствие полного кругооборота энергии, информации в фиксированной подсистеме) "среда обитания" должна неуклонно увеличиваться за счёт использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей среды¹⁾.

Поступательная эволюция системы Человек – окружающий Мир проходит через так называемые "кризисные фазы" - переходный процесс при "смене" квазиустойчивых состояний, характеризующиеся таким усилением воздействия человека на природу, которое приводит к резкому увеличению влияния изменений человеком природы на само общественное развитие. В отличие от экологической катастрофы - неравновесного состояния, при котором человек - вынужденно пассивная, страдающая сторона, кризис приводит к новому квазиустойчивому состоянию, когда человек выступает активно действующей стороной. При этом происходит качественное обновление "живого вещества" (происходит вымирание одних видов и появление других), что отвечает соответствующим фазам эволюции биосферы.

В предыстории и истории человечества можно выделить следующие экологические кризисы:

- изменения среды обитания живого существа, способствующие появлению прямоходящих антропоидов (непосредственных предков человека);

- кризис относительного объединения доступных примитивному человеку ресурсов промысла и собирательства, приведших к биотехнической революции (организация массовых охот, улучшение пастбищ диких животных);

- массовое уничтожение крупных животных и истощение ресурсов собирательства (первый антропогенный экологический кризис) привело к развитию примитивного орошаемого земледелия и скотоводства;

- ограниченность ресурсов орошаемого земледелия (кризис примитивного поливного земледелия) привела к преимущественному развитию неполивного земледелия;

- массовое уничтожение и истощение растительных ресурсов (второй антропогенный экологический кризис) вызвало широкое применение минеральных ресурсов и привело к промышленной революции, переросшей в научно - техническую;

- современный экологический кризис, который характеризуется опасным загрязнением биосферы антропогенными продуктами (в частности, неприродно - синтетического происхождения) и резким нарушением экологического равновесия²⁾.

Наличие всё возрастающей на современном этапе обратной связи (когда возмущения велики) увеличивает противоречия в системе Человек – окружающий Мир и через этап осознания катастрофичности конфликта приводит к необходимости адекватной реакции Человека (Ч.Производящий→Ч.Разумный).

Формирующая система обратных связей между Человеком и Природой, проявление доминирующего характера воздействия Человека на Природу, заставляет его на современном этапе отказываться от многих проектов, заманчивых при сиюминутных оценках, но губительных для "завтрашнего дня". И хотя экологическое прозрение происходит всё ещё довольно медленно, несмотря на тот факт, что хозяйственная деятельность Человека - Производящего в настоящее время вызвала уже глобальные изменения в биосфере, вопросы экологии становятся уже важными элементами государственной и межгосударственной политики. Важной особенностью современного этапа является также постепенное осознание того, что от одностороннего изменения

1) В этой связи небезынтересно отметить, что поскольку высокоорганизованная биосистема, используя и видоизменяя среду жизни, представляет потенциальную угрозу существования для более низкоорганизованных систем, то в биосфере невозможен повторный цикл зарождения жизни - она будет уничтожена существующими организмами.

2) Рост антропогенного воздействия со степенного характера переходит, по мере развития цивилизации, к экспоненциальному.

природного цикла системы "человек - биосфера" необходимо переходить к двухсторонней адаптации (коэволюции) с целью рационального преобразования человеческого общества.

Эволюция биосферы постепенно становится антропогенной¹⁾. Антропогенная эволюция²⁾ может полностью подавить несравненно более медленную естественную эволюцию и привести к упрощению структур, убыванию числа видов в биологических сообществах на различных уровнях иерархии, уменьшению количества самих биологических сообществ и т.п.

Поскольку регрессивных явлений в такой эволюции больше, чем прогрессивных, она должна стать объектом управления Человеком - Разумным. По мере экологического прозрения роль подобного управления³⁾, а, следовательно, возможность постепенного смягчения "антропогенного пресса" неизбежно будет расти. Это управление должно предполагать: "замыкание производственных циклов" (реутилизацию отходов), разработку методов экологического планирования, способствующих поддержанию экологического равновесия и т.п.

Таким образом, основополагающим критерием выбора оптимальной деятельности Человека - Производящего является "критерий совместимости", который с учётом устойчивости и "узкой избирательности" (критичности настройки Мира), равносилен производству тех продуктов, элементов, соединений, веществ, которые "строятся по природному аналогу", удовлетворяют общим универсальным принципам и совместимы с высшим досоциальным (биологическим) уровнем естественной организации Природы, тем самым, обеспечивая преемственность. В частности, согласно физико-химическому единству живого вещества, физико-химические агенты, вредные для одной части "живого вещества" не могут быть безразличны для другой его части. Вся разница состоит лишь в степени устойчивости организмов к агенту. Так, ядохимикаты (пестициды) отражаются на здоровье людей, позвоночных животных и других видах, поэтому длительное применение химических методов борьбы с вредителями растений экологически не приемлемо.

5. Заключение

Особенности функционирования человеческого организма, обусловленные соподчинённостью биологического вида Homo sapiens иерархической структуре Мира, предопределяют ограниченный диапазон допустимых параметров терра-среды обитания в автономных поселениях.

Для устойчивого существования высокоорганизованных структур, в том числе социума, необходимы оптимальные параметры окружающего Мира, эволюция которого происходит под влиянием фундаментальных взаимообусловленных и согласованных закономерностей. Существующие общие механизмы взаимодействия достаточно специфичны и критичны к вариациям внутренних параметров системы.

Единство живой и неживой материи является следствие всеобщей связи процессов и явлений в Мире. Вся совокупность процессов в Мире образует единую систему, предопределяя оптимальность сочетания социума как высшей из известных форм организации с различными уровнями организации материи, в том числе с высшим досоциальным уровнем естественной организации Мира.

Иерархия природных систем, в которых подсистемы контролируются надсистемами и, наоборот, является механизмом саморегуляции систем, обеспечивающим поддержание обратимости процессов на каждом из уровней иерархии. Неспособность системы противостоять разрушительной силе приводит к росту энтропии и разрушению системы или её деградации. Одновременная «эволюция многих эволюций» обеспечивает выживание в относительно усложняющихся условиях существования, преимущественно за счёт более высокой степени организации.

Адаптационные возможности жителей АП весьма ограничены. С этим люди столкнулись во время начала освоения космического пространства, когда было зафиксировано поразительное физиологическое воздействие (атрофия мышц, уменьшение минеральной

1) Хотя и любая биологическая система, находясь в состоянии динамического равновесия с окружающей средой, эволюционно развиваясь, усиливает своё воздействие на среду.

2) Эволюция это далеко не всегда процесс развития с усложнением структуры, так, например, эволюция паразитов ведёт к упрощению их строения.

3) С отрицательной обратной связью, обеспечивая тем самым динамическую устойчивость биосферы.

насыщенности костной ткани, изменения водно-солевого обмена и т.п.) на организм человека невесомости и микрогравитации [3]. В случае переселения и последующего проживания на других планетах земляне неизбежно столкнутся со значительными проблемами, связанными с ограниченностью приспособительных возможностей их организмов.

Поле существования жизни должно характеризоваться, в частности, гравитацией, достаточной не только для удержания необходимой атмосферы, но и для нормального существования и устойчивого развития живых организмов, наличием воды, необходимой для поддержания водного баланса среды обитания и живых существ в АП, приемлемым радиационным фоном и электромагнитным полем, энергией, необходимой не только для поддержания оптимальной температуры и безопасности – устойчивости среды обитания, но и для осуществления воспроизводства энергии для нужд населения АП и для выполнения задач по совершенствованию (эволюции) терра-формирования.

Непосредственное воздействие Человека (Человека - Производящего) на окружающий мир (среду обитания) можно охарактеризовать двумя компонентами - направленным процессом, обусловленным необходимостью обеспечения устойчивого существования (выживания) Человека в квазиравновесной системе Человек – окружающий Мир, и вторичной компонентой, по сути, являющейся возмущением.

Устойчивое состояние системы Человек – окружающий Мир возможно лишь при условии, что деятельность индивидуумов строится по природному аналогу или, по крайней мере, эта деятельность приводит к несущественным отклонениям от исходного состояния равновесия, вызывая лишь малые возмущения. Значительные (глобальные) возмущения, вызванные внешними либо антропогенными факторами, способны вывести систему из состояния равновесия и привести либо к развитию неустойчивости, формированию существенно неравновесного процесса (к катастрофическим изменениям), либо - к эволюции системы в сторону иных квазиравновесных состояний. Однако в связи с чрезвычайно высокой избирательностью Мира иные квазиустойчивые состояния, отличные от адаптированного основного, могут оказаться запредельными для жизни Человека.

Периодический характер существования биологических систем и эволюция являются их фундаментальными свойствами. Ритмически протекают все биологические реакции. Циклически изменяются физиологические, психические и другие показатели организмов, наступление и развитие эпидемий. Ритмика присуща сообществам организмов и социуму в целом.

Эволюцию среды обитания в АП, как и ныне эволюцию биосферы, следует рассматривать как интегральную реакцию целостной системы на возмущения (как внешнего, так и внутреннего характера), аналогичную стрессовой реакции организма на дискомфортную ситуацию. В результате гомеостатического механизма, так или иначе связанного с повышением энтропии, происходит демпфирование экологических параметров системы, обеспечивая тем самым последовательный переход к новому динамически равновесному состоянию системы. АП как соответствующая иерархическая структура эволюционирует не только за счёт ресурсов среды обитания в АП, но опосредованно за счёт и под управляющим воздействием иерархической надсистемы. Состояние глобальной экологической системы в АП подвержено циклическим преобразованиям, имеющим, в общем случае, необратимый характер.

Аналогично тому, как биосфера, ввиду асимметрии эволюции, не обладает принципом безотходности и полной утилизации энергии, в автономных поселениях также будут накапливаться вещества, энергия и информация, выбывшие из квазициклического, неравномерного во времени и пространстве, закономерного перераспределения.

Эволюция системы Человек - окружающий Мир, в конечном итоге, является результатом разрешения противоречий в этой системе, поскольку конфликт между Человеком и окружающей средой существует изначально. В силу однонаправленности эволюции среда обитания должна неуклонно увеличиваться за счёт использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей среды.

Поступательная эволюция системы Человек – окружающий Мир проходит через кризисные фазы, характеризующиеся резким увеличением обратной связи – ответной реакцией среды обитания на общественное развитие в целом. В отличие от экологической катастрофы при кризисе происходит качественное обновление живого вещества, возникает новое квазиустойчивое состояние. Антропогенная эволюция может полностью подавить несравненно более медленную естественную эволюцию и привести к упрощению структур, убыванию числа видов в биологических сообществах на различных уровнях иерархии, уменьшению количества самих биологических сообществ и т.д.

Основополагающим принципом функционирования АП является принцип совместимости (комплементарности), который с учётом устойчивости и узкой избирательности Мира, равносилен производству в АП тех элементов, соединений, веществ, продуктов, которые удовлетворяют общим универсальным принципам и совместимы с высшим досоциальным уровнем естественной организации Мира, тем самым, обеспечивая преемственность.

Литература

1. Мушаилов Б. Р., Герасимов И.А., Рыхлова Л. В. О механизме, индуцирующем возникновение периодичностей основных характеристик солнечного цикла. Труды гос. астрономического института им. П. К. Штернберга МГУ. М. Янус-К. 2004. Т. 70. С.238-250.

2. Чижевский А.Л. Земное эхо солнечных бурь. М.: "Мысль", 1976. 367 с.

3. Основы космической биологии и медицины, под ред. О.Г. Газенко и М. Кальвина. Экологические и фи¬зиологические основы космиче¬ской биологии и медицины. М.: Наука. Т. II (2 книги). 1975. 428 и 352 с.

1) Например, элементарные частицы составляют атомы, последние молекулы и т.д.; эта иерархия самосогласованна – циклически замкнута: представление о том, что элементарная частица включает в себя структурно неисчерпаемый Мир.