Принципы динамической организации

ВВЕДЕНИЕ Чрезвычайно важным обстоятельс твом является то , что почти во всех работах по общей теории систем рассма триваются именно вопросы описания поведения систем , при котором остаёт ся в тени источник движения и развития системы , то есть осуществляется , е сли можно так сказать , кинематический подход . В методологическом отнош ении более важной представляется именно эта сторона , игнорированная об щей теорией систем . Если верно , что все коллизии бытия системы заключены в её внутреннем и внешнем взаимодействии , то естественно положить в осн ову общей теории систем некоторую совокупность феноменологических пол ожений , отражающих причинно-следственные отношения систем , то есть пре дставляющих основные моменты поведения систем в их внутреннем и внешне м взаимодействии . Иными словами , не следует ли создать общую теорию сист ем по образу динамики Ньютона , устанавливающей в своих исходных положен иях совокупность причинно-следственных механических отношений тел , на основе которых прочно покоится «теория механических систем» . Но тогда о бщая теория систем в общую теорию динамики , на основе которой можно расс мотреть динамическую организацию вообще и её различные принципы . 3 Путь в динамику систем п роходит через понятие структуры . Говоря полне е , исследование динамики системы непосредственно с вязано , а точнее - предполагает знани е одной из важнейшей её сторон - структуры . Вместе с тем , проблема структуры и в не связи с общей динамикой систем имеет большое значение для всех наук в связи с развитием структурно-системного метода исс ледования . В последние годы проблема структуры привлекает к себе внимание широк ого круга исследователей . Первым моментом . требующим определения , является понят ие состояния системы или понятие состояния движения системы . Под термин ом состояние системы везде ниже будем понимать состояние движения (внут реннего и внешнего) системы . Некоторые учёные считают , что поис к определения понятия состояния в общем его выражении , пригодном для вс ех систем , есть задача трудная , а возможно даже невыполнимая . В этом сужд ении есть резон . Но без понятия состояния , как известно , не обходится ни о дна из специальных наук . Дадим определение : состояние движения системы предста вляется величинами некоторого набора характеристик , отражающих субст анциональную и структурную сторону системы . Динамическое состояние (со стояние движения) материальной точки , например , при известной действую щей силе задаётся значениями трёх координат и трёх импульсов (или скорос тей) в данный момент времени . Состояние микросистемы (ядра , атома , молеку лы) задаётся набором собственных значений квантово-механических перем енных , то есть известной совокупности квантовых чисел . Состояние однор одной уравновешенной термодинамической системы описывается двумя нез ависимыми параметрами (давлением и температурой или объёмом и энтропие й и т. д.) . Сложнее вычленить независимые переменные в таких системах , как о рганизм , общество и т. д. , но основные элементы , играющие решающую роль в о пределении состояния , могут быть указаны и здесь . Известно , например , чт о состояние общественной системы определяется уровнем развития произв одительных сил и характером производственных отношений . Более глубоко е расчленение , детализация и конкретное количественное и качественное описание этих элементов будут точнее представлять состояние обществен ной системы . В общем случае можно сказать , по-видимому , что состояние движения системы есть её бытиё в данный момент времени . Это определение , однако , не решает проблемы состояния , ибо в последующем должны быть изыс каны средства для конкретного описания и количественного представлени я бытия системы в каждый момент времени , а именно этот аспект и несёт в се бе главную трудность . Теперь можно сформулировать некоторые общие принципы динамической организации справедливые для широкого круга систем (начи ная от атомных ядер) , и которые в качестве независимых постулатов следуе т положить в основу аксиоматики общей динамики . Принцип первый . Всякая система имеет состояние , характеризующееся тож дественным внутренним обменом движущейся материи , к которому стремитс я в условиях равновесной окружающей среды . Возьмём микросистему - атом , молекулу . В условиях термодин амического равновесия окружающей среды микросистема осуществляет пер иодический (некоторому случайному закону) нетождественный внутренний и внешний обмен , поглощая и излучая фотоны . состояние системы испытывае т изменения (возбуждения и переходы в основное состояние) , колеблющиеся возле некоторого среднего значения , определяемого конкретными услови ями термодинамического равновесия . Система оказывается уравновешенно й в среднем . Внутренний и внешний обмен стационарны и тождественны в сре днем значении их характеристик . Можно поэтому сказать , что микросистем а , находящаяся в составе термостата , стремится к своему в среднем равнов есному состоянию . Теперь рассмотрим предельный случай внешнего равновесия , когда во внешнем обмене микросистемы отсутствует положительная составляющая , то есть когда система не получает движущей ся материи извне . Иначе говоря , этот случай предельного внешнего равнов есия системы характерен отсутствием окружающих частиц и других форм ма терии , способных возбудить микросистему . Неуравновешенная микросисте ма (радиоактивное ядро , возбуждённый атом или молекула) в этих условиях с тремится к основному стационарному состоянию с минимумом энергии . Этот процесс сопровождается отрицательной составляющей нетождественного обмена - излучением фотона (при высвечивании ядра атома или молекулы) или выбросом других частиц (в случае радиоактивного распада ядра) . Конечное основное состояние характерно стационарным тождественным внутренним обменом . Внешний обмен в таких условиях обращается тождественно в нуль . Макросистема в термодинамически равновесной среде такж е уравновешивается сама с собой и с окружающей средой . Этот процесс прои сходит под действием нетождественного в общем случае внешнего и внутре ннего обмена . Начальные условия определяют изменение энтропии системы , которое может быть как положительным так и отрицательным (нагретое тел о , помещённое в термостат с более низкой температурой , например , стремит ся к равновесию через уменьшение собственной энтропии) . Предельный случай равновесного окружения с отсутствующ ей положительной составляющей внешнего обмена в макромире - замкнутая с истема . Как известно из второго начала термодинамики , замкнутая систем а под действием нетождественного внутреннего обмена (перераспределени я материи) стремится к равновесному состоянию с максимумом энтропии и ха рактеризующемуся стационарным тождественным внутренним обменом . Очевидно , что рассматриваемый принцип справедлив и по от ношению к организму и более сложным системам , ибо ни организм , ни другая сложная система не способны к функционированию в условиях детального р авновесия среды , поскольку сами уравновешиваются . В обычных условиях , о беспечивающих жизнедеятельность организма , окружающая среда не уравн овешена . В среде , окружающей организм , имеется ряд веществ (белки , жиры , у глеводы и пр.) , обладающих сложной структурой и пониженным содержанием э нтропии , за счёт разрушения которых организм поддерживает в самом себе внутреннюю и внешнюю уравновешенность . Если уберите из окружающей сред ы неуравновешенные вещества , привести её в детальное равновесие , как ср азу же в равновесное состояние придёт и организм , тогда его глубоко дифф еренцированная структура распадётся . Правомерность первого принципа динамической организаци и можно продемонстрировать и в динамике . Тело , движущееся с некоторой на чальной скоростью в равновесной окружающей среде , преодолевает силы тр ения и осуществляет нетождественный обмен , передавая в окружающую сред у материю , связанную с его импульсом и кинетической энергией . Этот проце сс завершается , как известно , полной остановкой тела , уравновешиванием его с окружающей средой и обращением нетождественного обмена в стацион арный тождественный . В заключении рассмотрения первого принципа динамической организации можно дать ему вторую , совершенно оч евидную формулировку . Равновесная среда уравновешивает любую находящуюся в ней систему , то есть обращает внутренний и внешний о бмен системы в усреднённо стационарный тождественный (в о бщем случае) . И третья формулировка для частного п редельного случая внешнего равновесия : внутренний обме н системы , находящейся в равновесном окружении и лишённой положительно й составляющей внешнего обмена в его суммарном значении ( это условие означает , что система находится под действием только внутре нних неуравновешенных в общем случае сил , то есть внутреннего обмена , вн ешние силы уравновешены) , ведёт систему к внутреннему рав новесию и обращается в стационарный тождественный . Принцип второй . Система сох раняет состояние неизменным , пока её обмен движущейся материи (внутренний и внешний) тождествен . С точки зрения законов сохранения материи и движения этот принцип совершенно очевиден : система , осуществ ляющая тождественный обмен , абсолютно «прозрачна» для потока падающей на неё материи , вследствие чего проходящая через систему материя не ост авляет в ней (системе) никакой следовой реакции . Иллюстрируем правомерность этого пр инцип в примерами из различных отраслей природы . В механике . Реальное инерциальное движение в той мере , в какой оно вообще имеет место (падение , например , шар ика в вязкой жидкости под действием постоянной силы тяжести) , обязано не отсутствию сил , а их равновесию ,то есть выступает как результат тождест венности некоего специфического обмена . Для расширенной системы (поле , падающее тело и вещественная среда ) этот обмен не является тождественным . В этом обмене шарик получает движущуюся материю у ускоряющего поля и отд аёт её окружающей вещественной среде (вязкой жидкости) . В термодинамике . Термодинамическая система , уравновешен ная в изотермических условиях (газ в цилиндре под поршнем , например , или чёрное излучение в закрытой полости) , сохраняет (если пренебречь исчеза ющими малыми флюктуациями) равновесное состояние не в силу отсутствия в заимодействия , а в результате тождественного обмена частицами , излучен ием и пр. В микромире . Микрочастицы (молекул ы , атомы , ядра и элементарные частицы) сохраняют основное стационарное с остояние неизменным , если отсутствует возмущающее воздействие извне в виде фотонов и других частиц . Это состояние сохраняется также в результ ате (в конечном итоге) акта присоединения - отчуждения фотона , например , и бо этот акт является тождественным обменом в его среднем значении в сист еме центра масс (фотон присоединяется , фотон отчуждается - атом возвраща ется в исходное основное состояние) . Хотя в процессе обмена состояние ат ома изменялось , но в конце этих событий , когда обмен за счёт обратимости микропроцессов оказался сбалансированным в тождественный , атом вновь оказался в том же исходном основном состоянии . Рассмотрим предельный частный случай тождественного в нешнего обмена , когда все его компоненты равны нулю (полный реальный обм ен в нуль не обращается из-за того , что всякая материальная система облад ает внутренним движением , то есть внутренним обменом , не обращающимся в нуль) . В этом случае меняется формулиро вка второго принципа динамической организации : замкну тая система , осуществляющая тождественный внутренний обмен , сохраняет состояние неизменным (замкнутость системы означает от сутствие внешнего обмена) . В механике материальной точки , не имеющей внутреннего со стояния (можно сказать , обладающей тождественно нулевым внутренним обм еном - идеализация) , последняя формулировка по содержанию совпадает с за коном инерции : отсутствие сил - отсутствие обмена - отсутствие изменения состояния . В термодинамике этот случай характе ризуется равновесием замкнутой системы , а формулировка второго принци па динамической организации воспроизводит постулат о сохранении равно весия . По отношению к микросистемам эта формулировка совпадает с известным в квантовой механике положением об устойчивости основного квантового состояния . Таким образом второй принцип являе тся обобщением трёх положений из различных областей (или сторон) природы : закона инерции - из механики ; постулата о сохранении равновесия замкнут ой макросистемы - из термодинамики ; постулата об устойчивости стационар ности основного состояния микросистем - из квантовой механики . Поэтому второй принцип динамической организации может быть назван обобщённым законом инерции . Принцип третий . Динам ическое состояние системы изменяется только в результате нетождествен ного (внутреннего и внешнего , внутреннего или внешнего) обмена движущейся материи . Простейший случай - механика , здесь динамическое состоян ие свободного тела изменяется лишь при отличной от нуля производной имп ульса оп времени (равной действующей силе) , то есть при появлении ускорен ия , но при ускоренном движении наращиваются (или убывают) значения таких величин как энергия , масса , импульс , которые являются неотъемлемыми хар актеристиками субстанциональной стороны материи . При движении материальной точ ки по круговой орбите в центрально-симметричн ом поле её динамическое состояние следует считать неизменным , как это и делается в квантовой механике Поэтому при ускоренном дв ижении тел можно говорить о накоплении материи как субстанции , которое является прямым изменением состояния тела , с одной стороны , а с другой - п рямым результатом нетождественности обмена на входе над мощностью обм ена на выходе или наоборот . Из этого следует , что третий принцип динами ческой организации в механике является обобщением второго закона дина мики Ньютона . В термодинамике макросистема изме няет состояние либо в результате присоединения (отчуждения) движущейся материи в различных формах (нетождественный внешний обмен) , либо в резул ьтате перераспределения движущейся материи внутри системы , через изме нение её внутренней структуры (нетождественный внутренний обмен) . То же самое справедливо по отношению к микросистемам , в которых состояние изм еняется либо вследствие распада , либо через поглощение других частиц , т о есть в следствие нетождественного обмена . Если разделить всю совокупность возможных изменений с остояний на два класса - приближение к равновесию (к стабильному тождест венному внутреннему обмену) и удаление от него , то можно сказать следующ ее . К равновесному состоянию система стремится как в условиях равновесн ой среды , то есть при тождественном внешнем обмене , так и случае отсутств ующего внешнего обмена (при тождественно нулевом внешнем обмене) в резул ьтате нетождественного внутреннего обмена . Но выйти из равновесного со стояния , характеризующегося стационарным тождественным обменом (микр осистема в основном состоянии , уравновешенная макросистема) , в состоян ие неравновесное система внутренне не способна в отсут ствие нетождественного внешнего обмена . В микросистем ах возбуждение возможно лишь в результате положительного внешнего обм ена (превышение мощности обмена на входе над мощностью обмена на выходе) , то есть за счёт поглощения других частиц . В макросистемах переход из рав новесного в неравновесное состояние возможен как при положительном , та к и при отрицательном внешнем обмене . Таким образом , в нутре нний и внешний нетождественный материи , осуществляемый системой , являе тся движущей силой , обусловливающей все изменения её состояния . В полном объёме системы ведущая ро ль может принадлежать как внешней его стороне (внешнему обмену) , так и вну тренней (внутреннему обмену) . Если учитывать только изученные естествоз нанием формы движения материи , то можно сказать , что в неживой природе су дьба всякой конечной системы определяется внешним обменом , регулируем ым окружающей средой . Поэтому целостная (конечная ограниченная ) систем а в своём внутреннем состоянии неотступно следует за изменениями окруж ающей среды , то есть уравновешивается с последней . Можно указать на ради оактивный распад (или высвечивание микросистемы) , в котором система пер еходит к стабильному равновесию через нетождественный обмен , источник ом которого является якобы обмен внутренний , то есть сама система . В дейс твительности это не совсем верно . Нагретое тело в холодном термостате т о уравновешивается через излучение , расширение и т. д. , то есть под действ ием якобы внутренних сил (внутреннего обмена) , но ведущая роль остаётся в сё же за термостатом . Расширение такой системы неукоснительно следует з а убылью возмущающих факторов со стороны среды , которой и принадлежит в едущая роль . Следовательно , движущей силой таких процессов в неживой пр ироде является внешний обмен , регулируемый окружением . В бытии объектов живой природы , при у словии выполнения некоторых необходимых предпосылок со стороны внешне го обмена , обеспечивающих возможность реализации системы (организма) , в едущая роль принадлежит внутреннему обмену , регулируемому системой . То лько этим можно объяснить этот общеизвестный факт , что из двух систем - ка мня и зерна (семени растения) только вторая внутренне способна и реализу ет в своём развитии микроструктурную неуравновешенность окружающей ср еды , выходя в этом процессе за пределы термодинамической формы движения , изменяя своё внутренне состояние в строну убыли энтропии , то есть с нар ащиванием внутренней неуравновешенности , тогда как первая система (кам ень) уравновешивается с окружающей средой в пределах термодинамически х соотношений . В условиях термодинамически уравновешенной окружающей среды (по температуре , давлению и химическому потенциалу частиц) и камен ь и зерно ведут себя одинаково - уравновешиваются . В частном случае тождественно нулевого внешнего обмена п ри тождественном внутреннем обмене системы третий принцип динамическо й организации обращается во второй (в обобщённый закон инерции) подобно тому , как второй закон динамики Ньютона в предельном случае равных нулю действующих сил переходит в закон инерции . Этот переход , однако , имеет ч исто формальный смысл . В методологическом же отношении обобщённый зако н инерции (и закон инерции в механике) сохраняет своё значение - его содерж ание независимо . Ведь прежде , чем искать причину изменения состояния (дв ижущую силу) , нужно быть уверенным в том , что система обладает устойчивос тью движения , свойством сохранения состояния в отсутствие внешний возм ущений . Следовательно , можно сказать , по-видимому , что закон инерции явл яется первым звеном в концепции причинности . Принцип четвёртый . Нетождественный обмен движущейся материи , осуществляемый системой , с н еобходимостью изменяет её состояние . В микромире нетождественный обмен , как процесс присоедин ения или отчуждения движущейся материи в конкретных формах (фотонов , эл ектронов , позитронов и др.) , по данным квантовой механики , атомной и ядерн ой физики и физики элементарных частиц , действительно имеет необходимо е следствие в изменении состояния микросистемы . Механика , термодинамик а и электродинамика показывают , что в макромире также имеет место необх одимая взаимосвязь между нетождественным обменом системы и изменением её состояния . Таким образом , как в микромире , так и в макромире третий при нцип динамической организации обратим . Суть четвёртого принципа в том , что к аждый акт нетождественного обмена выступает как процесс обоюдного изм енения состояния обоих участвующих в нём агентов : система в нетождестве нном обмене перерабатывает (изменяет состояние) присоединяемых (отчужд аемых) материальных объектов , а эти объекты , в свою очередь , изменяют сос тояние системы . Другими словами - действие равно противодействию . Прото н , присоединяющий электрон , изменяет динамическое состояние последнег о , превращая его из свободной и относительно независимой целостной сист емы в подчиненную часть атома водорода . Вторая сторона этого акта обмен а - в изменении состояния самого протона , который обращается в атомное яд ро . В организме или обществе непрерывный процесс изменения состояния пе рерабатываемых в обмене веществ есть в то же время процесс изменения соб ственной структуры организма или общества . Труд можно рассматривать как процесс , совершающийся межд у человеком и природой , процесс , в котором человек своей собственной дея тельностью опосредствует , регулирует и контролирует обмен веществ меж ду собой и природой . Веществу природы он сам противостоит как сила приро ды . Для того чтобы присвоить вещество природы в форме , пригодной для его собственной жизни , он приводит в движение принадлежащие его телу естест венные силы : руги и ноги , голову и пальцы . Воздействуя посредством этого движения на внешнюю природу и изменяя её , он в то же время изменяет свою с обственную природу . В понятиях причины-следствия это важное положение можно и зложить следующим образом . Внутренний механизм причинения работает не однонаправленно - только от причины к следствию . Новые звенья в цепях при чинения всегда формируются в ходе «борьбы» двух противоборствующих те нденций : воздействие причины на следствие и воздействия следствия на пр ичину . Первая является основной и определяющей . Вторая при некоторых об стоятельствах может оказаться неявной , скрытой . Но тем не мене она , как и первая , всегда существует : неизбежность переноса материи и движения от причины к следствию ведёт к тому , что уже сам факт порождения следствия о пределённым образом изменяет причину . Подобное действие следствия на п ричину надо считать универсальным свойством причинности . Список использован ной литературы 1. Бурков В. Н. Кондратьев В. В. Механизм ы функционирования организационных систем . М. 1961. 2. Прохоренко В . К. Методологические п ринципы общей динамики систем . Минск 1969. 3. Свидерский В. И. Некоторые вопросы д иалектики изменения и развития . М. 1965. 4. Свидерский В. И. Противоречивость д вижения и её проявление . Л. 1959. 5. Сетров М. И. Общие принципы организа ции систем и их методологическое значение .М. 1975. 6. Сетров М. И. Основы функциональной т еории организации . Л.1972.