Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АрхитектураБиологияГеографияДругоеИностранные языки
ИнформатикаИсторияКультураЛитератураМатематика
МедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогика
ПолитикаПравоПрограммированиеПсихологияРелигия
СоциологияСпортСтроительствоФизикаФилософия
ФинансыХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника

Краткий словарь терминов и персоналий 2 страница

Темы рефератов. | Раздел 4. Сложные нестабильные системы и проблемы их математического описания. Порядок и хаос. Неклассическая термодинамика | Раздел 5. Системно-синергетическое мировидение. Синергетика, культура и общество. Междисциплинарные приложения теории самоорганизации сложных систем. | Москва 2011. | Краткий словарь терминов и персоналий 4 страница | При различных способах усреднения в логарифмическом масштабе. 1 страница | При различных способах усреднения в логарифмическом масштабе. 2 страница | При различных способах усреднения в логарифмическом масштабе. 3 страница | При различных способах усреднения в логарифмическом масштабе. 4 страница | При различных способах усреднения в логарифмическом масштабе. 5 страница |


Читайте также:
  1. 1 страница
  2. 1 страница
  3. 1 страница
  4. 1 страница
  5. 1 страница
  6. 1 страница
  7. 1 страница

 

6. Антропный принцип – антропоцентристский космологический принцип, утверждающий, что все известные фундаментальные характеристики внешнего мира (физические константы, параметры взаимодействий, свойства силовых полей, элементарных частиц, атомов и всей Вселенной в целом) «подобраны» таким образом, чтобы в результате саморазвития материи неизбежно появились высшие формы живого вещества – носители сознания (в частности, человек как свидетель данной формы Вселенной). Такие выводы основаны на том, что, как показывают расчеты, основанные на последних достижениях современной физики, малейшие изменения известных величин фундаментальных квантовых и космологических констант, таких как скорость света, постоянная Планка, гравитационная постоянная, масса и заряд электрона, разница масс протона и нейтрона, соотношение интенсивности четырех фундаментальных взаимодействий, число пространственных измерений и т.д., привели бы к общей неустойчивости Вселенной, резко ускорили бы процесс эволюции космического вещества, обусловливающий образование галактик, звезд и планет, нарушился бы механизм создания ядер тяжелых химических элементов, стабильных атомов и т.п.

Такое изменение хода ядерных и космических процессов, в конечном счете, исключило бы всякие возможности для возникновения и развития сложных атомно-молекулярных структур, не говоря уже о биологических формах. То есть устойчивое существование и развитие сложных систем критически зависит от соотношения фундаментальных констант, численные значения которых в настоящее время известны, благодаря научному естествознанию. Так, например, астрофизик Б. Картер в 1973 году показал, что равновесие между гравитационными и электромагнитными взаимодействиями внутри звезд соблюдается с высочайшей точностью, порядка 10-38 %, - и это ему и многим другим ученым представляется отнюдь не случайным явлением природы. Тогда же Картер выдвинул идею о том, что Вселенная должна быть такой системой, чтобы на определенном этапе её развития фундаментальные параметры допускали существование наблюдателей. Аналогичная строгость баланса сил и «подобранность» численных значений, характерна и для всех остальных типов взаимодействий и параметров микромира и космоса.

Идеи об обусловленности появления в какой-либо области Вселенной, например, (хотя и необязательно) на Земле, разумного наблюдателя общими свойствами самой Вселенной высказывали такие крупные и универсальные умы ХХ века, как Пьер Тейяр де Шарден, Пауль Эренфест, Артур Эддингтон, Поль Дирак, Джон Уилер, Фред Хойл, Стивен Хокинг, Дэвид Бом и другие. Подчеркивая неразрывную и взаимоопределяющую связь космических сил и структуры земного вещества, Тейяр де Шарден писал: «Малейшая молекула углерода по своей природе и положению – функция совокупных космических процессов». Известный американский физик Дж. Уилер пошел еще дальше, утверждая, что: «Наблюдатель также необходим для сотворения Вселенной, как и Вселенная для сотворения наблюдателя», а английский математик Г.Дж. Уитроу, анализируя проблему передачи информации в пространствах различной размерности, пришел к выводу, что высшие формы жизни были бы невозможны в пространствах четной размерности, поскольку в них невозможна передача четко сформированных сигналов.

Отвечая на вопрос, почему пространство нашего мира трехмерно, Уитроу сказал: «Трехмерность есть обязательная предпосылка для существования наблюдателей, которые способны поставить такой вопрос». Известный современный космолог А.Д. Линде и физик Д. Бом напрямую связывают прогресс в изучении Вселенной с введением в аппарат космологии некоторых уравнений, описывающих наличие во Вселенной мыслящего разума. «Не может ли быть так, - пишет Линде, - что сознание, как и пространство–время, имеет свои собственные степени свободы, без учета которых описание Вселенной будет принципиально неполным? Не окажется ли при дальнейшем развитии науки, что изучение Вселенной и изучение сознания неразрывно связаны друг с другом и что окончательный прогресс в одной области невозможен без прогресса в другой? После создания единого геометрического описания слабых, сильных, электромагнитных и гравитационных взаимодействий (единой теории поля) не станет ли следующим важнейшим этапом развитие единого подхода ко всему нашему миру, включая и внутренний мир человека?». Наш соотечественник, крупный современный математик и философ В.В. Налимов также считает, что такая интерпретация закономерностей эволюции Вселенной более адекватна реальности и что есть «надежда на возможность построения в будущем "сверхъединой" теории поля, объединяющей оба мира – физический и семантический».

Осознание этого факта началось еще с 20-х годов, когда П. Эренфест показал, что только в трехмерном пространственном мире возможны устойчивые траектории движения тел в полях центральных сил, каковыми, например, являются поле гравитации и электрическое поле. Именно это свойство обеспечивает стабильность атомов, молекул, Солнечной системы, Галактики и всей Вселенной в целом. Интересно также и то, что существующий мир построен самым «экономным» образом. Как следует из последних расчетов в рамках Теории великого объединения, Вселенную ещё более простого типа, в которой возможно существование и эволюция достаточно сложных химических и биологических структур (и следовательно, живого вещества), нельзя «сконструировать» на основе частиц, полей и фундаментальных взаимодействий с более простыми свойствами, чем известные сейчас.

Таким образом, среди многих ведущих ученых весьма популярно мнение, что необходимость появления в процессе развития Вселенной наблюдателя определяет её существующие свойства и величины фундаментальных физических констант, а само существование разумного существа, согласно этим взглядам, становится общесистемным принципом, организующим процесс универсальной эволюции материи от космологического состояния до биологического и далее к интеллектуальному. Следует заметить, что идеи такого рода были высказаны гораздо раньше в работах русских космистов, и в особенности, К.Э. Циолковского, у которого мысль о «всюдности» жизни в масштабах Вселенной считается очевидной и не требующей особых доказательств. Так, в работе «Космическая философия» Циолковский пишет: «Какой бы смысл имела Вселенная, если бы не была заполнена органическим, разумным, чувствующим миром? Зачем бы были бесконечные пылающие Солнца, к чему их энергия, зачем она пропадает даром?». Мысль о космической вечности жизни и присущести её Вселенной вполне определенно высказывал и В.И. Вернадский.

Современная трактовка антропного принципа сводится, в основном, к трем формулировкам, последовательно усиливающим телеологическую направленность:

1) слабая версия: «Наблюдаемое значение всех физических и космологических констант не случайно, но продиктовано требованием обеспечить существование таких областей пространства, где могла бы возникнуть жизнь на углеродной основе, а также требованием того, чтобы возраст Вселенной был достаточно велик, т.е. чтобы это событие уже произошло». Эту формулировку вполне можно отнести к высказываниям телеологического типа, в которых признается наличие в мире целевого замысла, осуществляемого какими-либо высшими силами, недоступными рациональному познанию. Здесь также накладываются ограничения на возможность появления живого вещества на другой (например, кремниевой) основе, что можно трактовать как биокарбоцентризм.

2) сильная версия: «Вселенная должна обладать такими свойствами, которые на определенном этапе ее истории позволяют жизни развиться». В этой формулировке телеологическая и биоцентристская направленность усиливаются, но данная картина мира не настаивает на единственности нашей Вселенной и уникальности земных форм жизни, и не исключает возможности существования иных миров, в которых по их типу мироустройства наличие наблюдателя не является обязательным условием. И сильная, и слабая версия антропного принципа, в некотором смысле, подразумевают существование Бога, осуществляющего свой замысел.

3) категорическая версия: «Разумный информационный поток неизбежно должен возникнуть во Вселенной, и однажды возникнув, он уже не может исчезнуть». Эта формулировка самая широкая по содержанию, и не связана с антропо- и биоцентризмом, поскольку не накладывает никаких ограничений на свойства объекта – носителя разумной информации. Здесь отсутствуют также телео- и теологические коннотации, т.к. не делаются акценты на факте появления разума как осуществлении замысла высших сил, а утверждается естественный характер процессов самоорганизации и саморазвития материи в том варианте Вселенной (например, в нашем, где уже есть наблюдатель), который реально осуществился наряду со всеми другими возможными (виртуальными мирами). Такие гипотезы о возможности существования множества других миров, организованных по другим законам, имеют некоторую научную опору в современной космологии и синергетике, и согласно этим представлениям, существование различных типов Вселенных, в принципе, современной теорией не запрещается, но эти миры как бы «существуют без свидетелей», т.е. никем не воспринимаются.

Научный статус антропного принципа не очевиден и вызывает дискуссии как среди физиков и космологов, так и среди биологов и философов, многие из которых считают его современным научно модифицированным вариантом религиозного мышления, опирающегося в неявном виде на признание идеи существования Бога. Здесь научное естествознание входит в несвойственную для него область – пытается ответить на вопрос «зачем?», «с какой целью?», вместо обычного «как?», «по какому закону?». Антропно-космические представления об Универсуме, восходят к идеям Декарта о том, что человек появился во Вселенной потому, что она такая, какая есть, а есть она такая, какой её создал Творец. И это, на первый взгляд, совершенно ненаучное представление о мире, в современной эпистемологической ситуации оказывается не более мифологичным, чем, например, теория Большого взрыва, который мог произойти спонтанно, согласно квантовой механике и принципу неопределенности, и который, с не меньшим основанием, мог произвести сам Творец по известным ему законам и с внесенными Им в мир универсальными алгоритмами дальнейшей эволюции материи вплоть до появления живого вещества и затем разумных существ.

Таким образом, антропный принцип не является ни эмпирическим обобщением, ни логически вытекающим следствием из известных научных фактов, и тем не менее, поскольку на данном этапе развития науки однозначного решения этой проблемы не существует, то исходя из универсального познавательного метода эпистемологической дополнительности, следует считаться и с теми подходами к созданию более полной картины мира, которые открывает антропный принцип. «Настал момент понять, что удовлетворительное истолкование Универсума, даже позитивистское, должно охватывать не только внешнюю, но и внутреннюю сторону вещей, не только материю, но и дух. Истинная физика та, которая когда-либо сумеет включить всестороннего человека в цельное представление о мире», - писал в прологе к «Феномену человека» Тейяр де Шарден.

Идеи, близкие к антропному принципу, содержатся также в учениях русских философов (православных: Н.Ф. Федорова, С.Н. Булгакова, Н.А. Бердяева, П.А. Флоренского и «естественников-материалистов»: Н.А. Умова, В.И. Вернадского, К.Э. Циолковского, А.Л. Чижевского, В.Н. Муравьев и др.). Общий свод этих учений известен под названием философии русского космизма. (См. также: Фундаментальные взаимодействия).

 

7. Аттрактор – притягивающее множество решений некоторого дифференциального уравнения или системы уравнений, моделирующих какой-либо динамический процесс, на стадии асимптотически устойчивого состояния. Понятие аттрактора введено в математику выдающимся французским математиком и философом Анри Пуанкаре для анализа поведения траекторий развития динамических систем, но не в области переходных процессов, где математические закономерности могут быть весьма сложными и неоднозначными, а на асимптотической стадии процесса (установившийся режим) в т.н. фазовом пространстве, переход в которое достигается при исключении времени из полученных решений.

Например, уравнение идеального маятника без трения имеет в качестве притягивающего множества решений в фазовой плоскости «смещение-скорость» - эллипсы с параметрами, зависящими от начальных условий (периодический аттрактор). В реальном случае при наличии трения и, следовательно, потерь начальной энергии осциллятора, аттрактором становится точка, в которую приходит спиральная фазовая траектория движения системы в процессе затухающих колебаний (точечный аттрактор). Эти два типа аттракторов допускают описание процесса эволюции динамических систем детерминированным образом, - т.е. возможно точное математическое выражение уравнения фазовых траекторий и однозначное предсказание путей развития таких внутренне устойчивых систем.

В последние годы в теории сложных неравновесных процессов при помощи компьютерного моделирования были открыты т.н. странные аттракторы, соответствующие некоторому множеству точек, являющихся решением модельных уравнений, описывающих поведение сложных систем. Это математические образы детерминированных непериодических процессов, для которых невозможен долгосрочный прогноз, - т.е., хотя система в своем саморазвитии движется от одной точки к другой вполне детерминированным образом, траектория такого движения с течением времени настолько запутывается, что становится невозможным предсказать результат процесса саморазвития системы в целом. Оставаясь в пределах некоторой конечной области, эти траектории постепенно заполняют пространство самым хаотическим образом, порождая фрактальные структуры. Такого рода хаотические аттракторы обнаружены в модельных уравнениях (как внутреннее свойство самих уравнений), используемых для описания самых различных процессов в системах, характеризующихся внутренней неустойчивостью и нелинейностью поведения. Это вносит неоднозначность в решение таких задач и существенный элемент непредсказуемости закономерностей процесса развития таких систем.

Один из самых известных хаотических аттракторов - это т.н. аттрактор Лоренца, который порождается следующей системой очень простых дифференциальных уравнений первого порядка с квадратичной нелинейностью:

 

1). dx/dt=-10x+10у; 2). dy/dt=28x-y-xz; 3). dz/dt=-8/3z+xy.

 

Эту систему уравнений, моделирующую некоторые процессы в атмосфере, составил и проанализировал в 60-е годы ХХ века американский метеоролог Эдвард Лоренц, который и обнаружил, хаотическое поведение фазовых траекторий, обусловленное наличием в этой системе внутренней нестабильности. Кстати, именно поэтому почти невозможно дать точный прогноз погоды на длительное время, - дело в том, что для таких сложных, неустойчивых систем, очень чувствительных к начальным условиям, самое малое изменение последних или ничтожная ошибка в их определении через небольшое время приводит к прогнозам, настолько отличающимся от реальности, что само предсказание становится бесполезным. Сейчас известно, что при существующих возможностях современной науки невозможно дать точный прогноз погоды более, чем на две недели вперед. Аналогичная ситуация неопределенности возникает и при прогнозировании поведения любой достаточно сложной и нестабильной системы, - вследствие экспоненциального накопления ошибок долгосрочные предсказания для таких систем практически бесполезны, а то и вредны.

Данные представления оказали решающее влияние на философскую трактовку такой важнейшей категории, как развитие, поскольку вне понятия аттракторов невозможно описать закономерности поведения таких сложных систем, как климат, экосистема, периодическая химическая реакция, нервная система, клетка живого организма, целый организм, социум, экономика, культура и т.д. Эти представления изменили подход к проблеме долгосрочных исторических, социальных, экономических и т.п. прогнозов и обусловили новый смысл понятия детерминизма, отразив диалектику саморазвития сложных систем через оппозицию «стабильность-нестабильность» (Илья Пригожин и др.), присущую любой сложной самоорганизующейся системе.

Таким образом в философскую структуру современного мышления вошла новая категория феноменов, получивших название аттракторов в самом широком смысле этого понятия - как некоторых паттернов или пространственно-временных структур определенного масштаба, к которым с большей или меньшей вероятностью как бы притягивается траектория развития («траектория судьбы») сложных систем любого типа в процессе их движения и эволюции. (См. также: Моисеев, Пригожин, Теоретическая история).

Бифуркация - раздвоение траектории, описывающей решение нелинейных дифференциальных уравнений или уравнений в частных производных при соответствующих значениях параметров задачи. В более общем случае – скачкообразное приобретение резко отличающихся от предыдущих и от друг друга свойств, доминант поведения или путей развития сложными самоорганизующимися системами после прохождения ими некоторой точки (т.н. точки бифуркации или точки ветвления), при непрерывном и небольшом изменении некоторых ключевых для данной системы параметров (т.н. параметров порядка).

Простым примером может служить задача об определении направления отскока упругого шарика, падающего на острие, или о направлении прогиба балки под действием вертикальной силы, или вопрос, в какую сторону упадет стоящий на торце стержень. В некоторый критический момент, когда, например, от избытка возмущающих сил (балка) или при неустойчивом равновесии (шарик и стержень), система подходит к пределу устойчивости, она оказывается как бы перед выбором, по какому пути пойдет дальнейшее развитие, - это т.н. предбифуркационное состояние, характеризующееся крайней внутренней неустойчивостью. В этом случае для такой системы решающим фактором перемен и выбора нового пути развития - «траектории судьбы» может стать любое случайное, даже очень слабое влияние, непредсказуемое заранее.

Находясь до этого критического момента в относительно устойчивом состоянии, система, после перегрузки или потери равновесия и прохождения точки бифуркации, попадает в другое устойчивое состояние, но соответственно с совсем другими характеристиками. Наличие во внутренних алгоритмах развития сложных нелинейных систем, так сказать, «склонности» к бифуркациям приводит к необратимости во времени траекторий эволюции таких неустойчивых систем («стреле времени»), в результате чего по некоторым достоверно установленным закономерностям поведения системы на определенном временном интервале, невозможно однозначно предсказать ее поведение в будущем, равно как и точно восстановить путь ее развития в прошлом. Такие системы не подчиняются жесткому принципу детерминизма и причинности.

 

 

 
 

Пример бифуркационной диаграммы.

 

1. – Изначальная траектория процесса дошла до состояния А, в момент l произошла первая бифуркация, и процесс перешел на траекторию 2, возможность 3 не использована. В момент g, дойдя до состояния В, процесс претерпел вторую бифуркацию и вышел на траекторию 4, возможная траектория 5 не использована.

 

В настоящее время понятие бифуркации в обобщенном виде широко используется для описания кризисов в экологии, истории, экономике, социологии и т.п., отражая резкие непредвиденные повороты в развитии тех или иных сложных систем. Это понятие, наряду с понятием параметров порядка, приобрело, таким образом, статус новой философской категории и стало ключевым в науках о саморазвитии сложных неравновесных систем любого типа. С осознанием роли бифуркаций в процессе саморазвития сложных систем изменилось отношение к понятию детерминизма как философской категории. Так, в рамках ньютоновско-лапласовской парадигмы понятие детерминизма эквивалентно (пусть даже только в принципе – см. Демон Лапласа) возможности математически строгого и однозначного предсказания путей развития как всей Вселенной, так и любых отдельных её частей, в самом отдаленном будущем и описания всей прошлой её истории. Такой же подход, хотя и в более ослабленном виде, доминировал в течение 18 – 19 веков и даже еще в первой половине 20-го века, в исторических и социальных науках (т.н. механистический детерминизм).

Современные синергетические представления, основанные на исследованиях И. Пригожина, Г. Хакена, М. Эйгена, Э. Ласло, С. Курдюмова, Н. Моисеева и др. и приобретающие всё больший вес в системе философского мышления, хоть и не исключают категорию детерминизма полностью, но ограничивают это понятие смыслом, вытекающим из т.н. «мягкого» варианта моделирования и прогнозирования. Этот подход состоит в том, что более или менее определенные прогнозы могут быть достигнуты лишь в области квазиравновесного состояния и развития систем («межбифуркационный» период, характеризующийся некоторым устойчивым набором параметров порядка). С учетом больших временных интервалов научные прогнозы имеют силу только на уровне оценки вероятностей осуществления основных, возможных в данной конкретной системе, тенденций ее саморазвития. В состоянии далеком от равновесия сложная система проявляет крайнюю неустойчивость, и любая достаточно значительная флуктуация может привести к бифуркации.

Флуктуации – это случайные отклонения от средних значений наблюдаемых физических величин, характеризующих систему, состоящую из большого числа элементов (атомов, молекул, частиц, деталей, особей и т.д.), не подчиняющуюся динамическим законам. В различных системах флуктуации параметров вызываются различными причинами: в термодинамических (давление и температура) – тепловым движением частиц, в радиоэлектронных (внутренние шумы и помехи) – хаотическим взаимодействием электронов с веществом, в стохастических (например, при радиоактивном распаде долгоживущих нуклидов) – внутриядерными взаимодействиями, и т.д.

В сложных диссипативных самоорганизующихся системах и особенно в экосистемах или социальных - причиной тех или иных колебаний всегда бывает целый комплекс явлений, среди которых часто трудно определить главную. В состоянии квазиравновесия флуктуации являются величинами, гораздо более высокого порядка малости по сравнению со средними значениями характерных параметров. В управляемых системах кибернетического типа влияние слишком сильных флуктуаций гасится с помощью отрицательных обратных связей, в открытых сложных диссипативных системах, далеких от равновесия (синергетического типа) небольшие флуктуации могут чрезвычайно усиливаться действием положительных обратных связей, что в ряде специфических случаев (через нуклеацию) может привести к процессам самоорганизации, переупорядочиванию системы и возникновению в ней новых структур.

Нуклеация – это процесс установления новой структуры в небольшой области, образовавшейся в результате флуктуации, спонтанно возникшей в неравновесной системе. Дело в том, что когда новая структура, характеризующаяся параметрами порядка, резко отличными от существующих в данной системе, порождается в результате некоторого возмущения, то та флуктуация, которая может привести к смене режимов всей системы, неспособна сразу перестроить её начальное состояние. Эта новая структура должна сначала установиться в некоторой конечной области – создать нуклеацию, - и лишь потом при подходящих условиях распространиться и захватить всю среду. Поскольку речь идет о диссипативных неравновесных системах, то в силу различных стохастических причин внутреннего характера, возникшая было нуклеация может распасться, возмущение среды затухнет и система не выйдет за пределы начального состояния.

Согласно принципу Ле-Шателье, любая термодинамическая система противодействует возмущающим факторам, поэтому большинство флуктуаций, особенно в замкнутых системах, быстро затухают и система в целом может долго существовать, слегка флуктуируя вокруг достигнутого ранее состояния равновесия. В открытых же сложных диссипативных системах возникшая спонтанно флуктуация при определенных условиях может создать нуклеацию, способную «навязать» свои параметры порядка окружающей среде и перевести всю систему в новое также устойчивое, но совсем другое состояние, характеризующееся новой структурой и системными свойствами. В сложных неравновесных и нелинейных диссипативных системах такие переходы необратимы и непредсказуемы (См. также: Пригожин)..

 

8. Биосфера – оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяется совокупной деятельностью живых организмов. Как сложная система биосфера подразделяется на ряд структурных компонентов, например, на аэробиосферу, населенную аэробионтами, гидробиосферу, населенную гидробионтами, и геобиосферу, населенную геобионтами.

1). Аэробионты существуют в атмосфере, т.е. воздушной оболочке Земли, состоящей на 78% из азота, на 21% из кислорода, на 0,03% из углекислого газа, а также в ней присутствуют следы инертных газов. Она содержит водяной пар и, благодаря непрерывному движению воздуха, снабжает растения и животных постоянным (в среднем) количеством кислорода и углекислого газа (двуокиси углерода).

2). Гидробионты существуют в гидросфере, куда относится весь Мировой океан, занимающий 71% поверхности Земного шара, проточные (реки) и стоячие (моря и озера) водоемы и грунтовые воды. Морская вода богата ионами натрия, магния, хлора, сульфата, и имеет среднее значение солености 3,5%. Пресные воды содержат ионы кальция и гидрокарбоната и имеют большие местные различия химического состава. Благодаря водным течениям, в биосфере происходит выравнивание температуры и перенос большого количества тепловой энергии.

3). Геобионты существуют в геосфере или литосфере и, в частности, в почве (в т.н. педосфере). Геосфера содержит в разной пропорции все химические элементы, многие из которых жизненно необходимы всем организмам для нормальной жизнедеятельности. Литосфера обменивается веществом и энергией с атмосферой и гидросферой, но прежде всего, служит исходным материалом для образования почвы – сложного биофизикохимического тела, образовавшегося в длительном процессе превращения и смешивания минеральных и органических веществ при непосредственном и определяющем участии живых организмов.

Биосфера нашей планеты – это открытая неравновесная самоорганизующаяся система, в которой организмы (живое вещество) и среда их обитания связаны воедино многочисленными обратными связями, что обеспечивает длительный и устойчивый процесс ее существования и саморегуляции. Впервые термин биосфера ввел в науку в 1875 году австрийский ученый Э. Зюсс, хотя уже Жан-Батист Ламарк в начале 19 века осознал принципиальную роль живых организмов в формировании структуры и облика земной коры. Но именно на целостно-системный характер биосферы впервые со всей определенностью указал В.И. Вернадский, ставший основоположником новой науки - биогеохимии.

Вся совокупность живого вещества (виды растений, животных, микроорганизмов), объединенных общим ареалом, но не обязательно вступающих в системные отношения, называется биотой. Совокупность живых организмов, населяющих данный ареал с однотипными геоклиматическими условиями (биотоп), характеризующихся определенными устойчивыми биологическими взаимосвязями и приспособленностью (адаптацией) к условиям данной природной среды, называется биогеоценозом.

В силу многочисленных трофических, энергетических, информационных и т.п. положительных и отрицательных обратных связей между элементами и подсистемами этой суперсистемы, биосфера ведет себя как один гигантский живой организм, проходя последовательно все стадии саморазвития. Раз возникнув, живое вещество, в целом, никогда не может исчезнуть, пока сохраняются в известных пределах чисто физические условия внешней среды. В процессе эволюционной адаптации оно видоизменяется, максимально реализуя все генетически доступные для каждого биологического вида разнообразные формы, неуклонно развиваясь от простого к сложному, порождая надвидовые формы, создавая новые виды и отбраковывая тупиковые или непродуктивные варианты.

Закономерности развития такой сложной системы, согласно присущим ей внутренним алгоритмам, по своим результатам выглядят так, что на нашем языке их можно интерпретировать как самоорганизация и самоупорядочение менее упорядоченных структур, проявление целесообразности природы и стремления её к совершенству. Эти наблюдения отразились в таком эмпирическом обобщении как т.н. принцип цефализации, выдвинутый Джеймсом Дана в 1851г., и в аналогичной концепции психозойской эры, сформулированной Д. Ле-Контом в 1859 г. Такие чрезвычайно важные заключения, характеризующие принципиальное системное свойство живого вещества как бы стремиться к прогрессирующему усложнению своей структуры и организации, к которым пришли американские геологи Дж. Дана и Ле-Конт, явились результатом исследований тенденции неуклонного усложнения и усовершенствования нервной системы организмов с течением времени.

Что касается процесса биогенеза, то на данном этапе существования биосферы он характеризуется также некоторым эмпирическим обобщением, получившим в работах В.И. Вернадского название принципа Реди-Валлисниери, который был сформулирован итальянским натуралистом Ф. Реди и дополнен его младшим современником А. Валлисниери в конце 17-го века: «Всё живое происходит только от живого. Каждый организм происходит от себе подобного».

Рассматривая еще одну важнейшую черту биологических объектов - размножение, и трактуя это свойство как «давление жизни», В.И. Вернадский писал: «Живое вещество распространяется по земной поверхности благодаря размножению, подобно газу, неуклонно проходя всюду, обходит препятствия, оказывая давление в окружающей среде. Организмы чередой поколений в геологическое время приспособляются к самым невероятным местам обитания. Пространства, лишенные жизни, - азойные места земной поверхности – составляют на лике Земли ничтожные в общей массе участки. Мало-помалу, но неизбежно, эти бедные жизнью участки, если они освещаются Солнцем, захватываются ею, благодаря размножению». Это свойство живого вещества постоянно воспроизводиться и захватывать при самой малой возможности всё новые и новые пространства, выдающийся французский ученый П. Тейяр де Шарден назвал «экспансией жизни». Всю биосферу как объект экологии можно представить как динамическую совокупность элемнтов, которые получили название экосистем.


Дата добавления: 2015-07-16; просмотров: 51 | Нарушение авторских прав


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Краткий словарь терминов и персоналий 1 страница| Краткий словарь терминов и персоналий 3 страница

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.013 сек.)