книги / Опасные природные процессы. Вводный курс

Гшва 1. Системный анашз мира

около 50 лет, что в 162 раза меньше периода просто социальной фазы разви­ тия. Следовательно, темпы развития информационного мира тоже как мини­ мум во столько же раз выше темпов развития просто индустриального мира. Доля хаосогенной составляющей в этом стремительно развивающемся мире по сравнению с биологической стадией исключительно велика. Коллектив­ ное мышление становится неадекватным темпам развития и не обеспечивает оптимального управления социумом. Возникает ситуация глобальною обще­ человеческого кризиса со всеми вытекающими из этого негативными послед­ ствиями вплоть до возникновения международного терроризма.

1.3

Причины кризиса и генезис глобальных экологических проблем

Социальное развитие человека изменило цель су­ ществования (удовлетворение социальных, а не биологических потребно­ стей), поэтому нарушалась полная согласованность трех ключевых параме­ тров эволюции биосферы. Возникло неограниченное наращивание числа функций техногенным путем ради получения максимальной прибыли. Сис­ темы коллективного мышления и управления не смогли адекватно развивать­ ся. Выход из системы экологического контроля привел к глобальным эколо­ гическим проблемам. Произошло полное рассогласование темпов развития природы и общества. Наиболее ярко это стало проявляться, начиная с пери­ ода промышленной революции примерно 250 лет назад. Именно поэтому в настоящее время возникли экологические проблемы во взаимоотношениях с природой и стало стремительно развиваться экономическое и социальное расслоение общества — источник роста социальной напряженности. Исхо­ дя из комплекса этих признаков можно утверждать, что человечество всту­ пило в фазу эволюционного кризиса со всеми вытекающими последствиями.

Современная цивилизация — сложная глобальная система. Когда такая система вступает в фазу кризиса, неизбежно гибнет множество параметров порядка. Ключевые параметры устойчивости общества — мораль, гуманная идеология, нравственность, уважение суверенитета — стремительно теряют свою значимость; становятся плохо управляемыми нарастающие потоки информации; разрушаются коммуникативные связи. Все это порождает фрагментарность восприятия мира, кризис на личностном и социальном уровнях, напряженность в межнациональных и межконфессиональных от­

61

Раздел /. Принципы эволюции и взаимодействия сложных систем

ношениях, конфликт человека с природой, противостояние естественно­ научной и гуманитарной культуры. Мы страдаем от неспособности охватить комплексность проблем, понять связи между различными областями зна­ ний и культуры и осознать ключевые «правила игры» по сценарию сложно­ го мира.

Методология выхода из кризиса. С методологической точки зрения на первом плане в основе концепции будущего бытия человечества должна быть

разработка принципов регулирования социальных потребностей. При этом сле­ дует исходить не из аппетитов отдельных групп или государств, а из возмож­ ностей Земли и биосферы с учетом перспектив для следующих поколений. Таким образом, капитализм должен быть регулируемым как на мировом, так и на государственном уровне. Конечно, возможен и другой вариант — рас­ слоение общества на «золотой миллиард» и экологических изгоев. Но такие варианты мы уже проходили — погибло много империй. К тому же это путь эскалации военной напряженности и основа для развития международного терроризма, ибо мирным путем расслоение не проходит, никто доброволь­ но не отдаст грабителю свои права на этой Земле, дарованные ему приро­ дой. При этом следует помнить: уровень современных военных технологий содержит прямую угрозу всему человечеству.

Однако программа регулирования социальных потребностей не решает полностью задачу будущего. Стратегия уничтожения биосферы ставит перед человечеством жесткую альтернативу: либо оно идет прежним путем — и то­ гда неизбежна кровавая драма в борьбе за остатки ресурсов, либо оно науч­ но решает проблему перехода на автотрофное питание, т.е. питание за счет биопродуктов, получаемых из минерального сырья искусственным путем. Именно об этом варианте мечтали Д.И. Менделеев и В.И. Вернадский, а пу­ ти реализации намечены в трудах А.П. Руденко.

Второй аспект. Компьютерный прогресс должен быть ориентирован на достижение адекватности систем управления обществом его техногенному и информационному способу развития в условиях неоднородного территори­ ального распределения достижений науки и техники.

Третий аспект. Необходимо знание всего спектра положительных и от­ рицательных обратных связей в обществе и их оптимального соотношения на разных этапах его эволюции. Положительные обратные связи играют ключевую роль ускорителей эволюции вплоть до состояний режимов с обо­ стрением (восходящая стадия эволюции). Их вполне можно использовать для подтягивания отсталых стран и народов с целью выравнивания раз­ ных темпомиров. Отрицательные обратные связи — это гарантия безопас­ ности и минимизация риска бытия в фазе бифуркации, когда стоит дилем­ ма кризиса.

В течение жизни любой природной системы в целях ее самосохране­ ния соотношение положительных и отрицательных обратных связей всегда

62

Глава 1. Системный анагиз мира

эффективно меняется. Например, человек в течение жизни (и даже одного рабочего дня) попадает в разные сложные и даже критические состояния, поэтому вынужден принимать нетривиальные решения. Его психика оказы­ вается в крайне неравновесных динамических состояниях и может быть пе­ регружена. Чтобы снять эффект таких состояний, достаточно перевести его нервную систему в более спокойное состояние (циклический аттрактор) пу­ тем сна или даже медикаментов. Знание законов оптимизации соотношения положительных и обратных, отрицательных связей для эволюционирующе­ го социума — основа стратегии перевода его из неравновесных состояний в квазистационарные. Требуются знания по социально управляемому измене­ нию целей или аттракторов развития. Коридор возможных изменений дол­ жен определяться духовно экологическим императивом и знаниями законов управления хаосом.

Четвертый аспект — постижение принципов коэволюции быстрых и медленных темпомиров. Должно выполняться правило согласованности трех ключевых параметров эволюции в каждой системе, и вместе с тем должно быть гармонизировано их взаимодействие, их темпомиры с учетом поража­ ющего воздействия более быстрой системы. В этом плане вызывает тревогу процесс «социальной глобализации». Средствами массовой информации он зачастую представляется как трансляция более совершенных технологий от развитых стран к отсталым, за счет чего достигается их приобщение к бла­ гам цивилизации. На самом деле это способствует размещению экологиче­ ски опасных технологий на территории бедных стран, превращению их в технологически и экономически зависимые придатки и выкачиванию наци­ ональных природных богатств на кабальных условиях. Это — современный вид колонизации. При этом пролетариат страны-донора трансформируется и переходит в более высокооплачиваемую сферу обслуживания. Но надолго ли? Как только дела в колонии ухудшатся, пролетариат донора останется не у дел, ибо большая часть предприятий вынесена из страны. Именно поэ­ тому в странах Западной Европы столь развито движение антиглобалистов.

Принцип коэволюции различных темпомиров важен не только в от­ ношении природы и общества, но также и внутри общества. Параметр от­ крытости системы — мощный регулятор всего процесса эволюции любой системы. Например, человек по-разному тратит энергию в течение жизни, генетическая программа сама управляет этим процессом. Может ли откры­ тая система, в которой непрерывно ослабевает внутренняя энергия (эконо­ мика), удерживать степень излучения вовне на прежнем или более высоком уровне? Например, если происходит утечка капиталов за границу, распрода­ жа природных богатств. Разумеется, нет. Звезда, израсходовав свой запас ядерного топлива, должна взорваться; человек, потерявший много крови, может погибнуть; экосистема, утратившая многообразие видов, становится неконку­ рентоспособной и т.д. Выводы очевидны: система (наше государство) долж­ на резко снизить степень открытости. Речь идет не о «железном занавесе», а

63

Раздел /. Принципы эволюции и взаимодействия сложных систем

гласно которой неоднородности были заложены изначально в момент воз­ никновения Вселенной и затем эволюционировали в наблюдаемые ныне суперструктуры.

Первые попытки описать происхождение и эволюцию Метагалактики (так называли Вселенную, содержащую только видимое вещество) основы­ вались на разработанной в 1916 г. общей теории относительности (ОТО) (А. Эйнштейн, В. Де Ситтер, А.А. Фридман). Эйнштейн придерживался мнения о стационарности Метагалактики. В 1922 г. А.А. Фридман получил нестационарное решение ОТО. По Фридману, Метагалактика состояла толь­ ко из вещества и была холодной. В 1948 г. Г.А. Гамов предположил, что Ме­ тагалактика вначале состояла только из излучения, и, следовательно, речь должна идти уже не о Метагалактике, а о Вселенной. В рамках объединен­ ной модели Фридмана — Гамова это дало возможность утвердить идею о взрывном начале Вселенной, определить возраст Вселенной в 20 млрд лет и в соответствии с моделью горячей Вселенной утверждать наличие изотроп­ ного излучения. В 1965 г. А. Пензиас и Р. Вильсон открыли такое микро­ волновое излучение температурой около 3 К.

В 1980 г. Алан Гут предложил модель раздувающейся (инфляционной) Вселенной. На начальном этапе эволюции Вселенной гравитационное, силь­ ное, слабое и электромагнитное взаимодействия при чрезвычайно высоких энергиях (или температурах) можно рассматривать как единую ситу. Само на­ чало называют эпохой Всего Сущего, а состояние — сингулярностью. Радиус сингулярного образования в соответствии с расчетами составлял 10™ см, Е * 1028 эВ. Т « Ю32 К, р ~ 1090 г/см3, а само образование обладало высочай­ шей степенью симметрии (рис. 2.2).

В результате Большого взрыва в период 10_43с произошло отделение от единого состояния гравитационного взаимодействия и возникло первое на­ рушение симметрии. В момент отделения сильного взаимодействия (в пе­ риод 10_35с) возникли глюоны — переносчики сильного взаимодействия, которые совместно с кварками начали образовывать кварк — глюонную плаз­ му при Т * 1028 К, Е « Ю24 эВ и R « 10 см. Это второе нарушение симметрии. Одновременно начался раздув, или инфляция Вселенной. За кратчайший срок времени с 10“ s по Ю-30 с размеры Вселенной увеличились в 10™ раз. Далее эволюция шла согласно сценарию обычной модели остывающей горя­ чей Вселенной. К моменту 1 с произошло 3-е нарушение симметрии за счет разделения электрослабого взаимодействия на электромагнитное и слабое.

При Т = 1012 К начался нуклеосинтез ядер водорода, гелия, дейтерия, лития, бериллия (при Т = 109 К). По окончании нуклеосинтеза дозвездное вещество уже состояло из 70% Н2, почти 30% Не и небольшого количест­ ва других элементов.

Эпоха нуклеосинтеза продолжалась примерно в течение года, а затем началась эпоха образования нейтральных атомов и отделение вещества от излучения (Т = 103 К), длившаяся примерно 100 тыс. лет. Причем в 1-е ты­

68

fiaea 2. Земля во Все генной

сячелетие Вселенная была заполнена почти однородным нейтральным газом и нейтрино. Затем последовало образование молекул и в течение примерно 100 млн лет происходило образование сгущений плотности и стабильного вещества.

РАДИУС ВСЕЛЕННОЙ, СМ

Рис. 2.2. Схема эволюции Вселенной [Бернс Д.О., 1986 с добавлениями Ива­ нова О.П.]

69

Pajdei /. Принципы эволюции и в юимодеиствия сложных систем

Согласно квантовой теории любое поле флуктуирует на субатомном уровне, подобно ряби на поверхности озера. Пики флуктуаций энергии по­ сле инфляции могли быть достаточно большими, чтобы стать зародышами звезд и галактик. При этом должна была возникнуть неоднородность рели­ ктового излучения. Реликтовое фоновое излучение охватывает диапазон длин волн от 60 см до 0,6 мм (диапазон частот от 500 МГп до 500 ГГц). Важнейшим свойством этого излучения является то, что оно имеет равно­ весный спектр, описываемой формулой Планка, и температуру 2,7 К. На­ иболее интересные результаты были получены с американского спутника СОВЕ. Они позволили установить неоднородность распределения в про­ странстве реликтового фонового излучения.

В течение последующих примерно 3 млрд лет образовались протозвез­ ды. протогалактики и их протоскопления. Образование Млечного Пути от­ носят к периоду 3—4 млрд лет от начала, а Солнечной системы — к перио­ ду 10—11 млрд лет (4,7 млрд лет от современного летоисчисления). Около 3,8 млрд лет назад на Земле возникли условия, при которых консервативный способ достижения устойчивости систем через наращивание энергии внут­ ренних связей дополнился более адаптивным способом, состоящим в нара­ щивании структурного и поведенческого разнообразия. Это в четвертый раз нарушило симметрию косной материи и привело к появлению жизни.

2.2

Особенности Нашей Галактики

Галактики — это гравитационно связанные систе­ мы множества звезд, квазаров, «черных дыр», газа, пыли, темного вещест­ ва и излучения (электромагнитного и корпускулярного). Они являются строительными блоками мегаструктуры Вселенной. Свечение большинства галактик обусловлено общим свечением десятков или сотен миллиардов составляющих их звезд. Большинство галактик собрано в различные ан­ самбли, которые называются группами, скоплениями и сверхскоплениями. В группу может входить 3—4 галактики, в скопление — около 50 галактик, в сверхскопление — до тысячи или несколько десятков тысяч. Наша Галак­ тика, Туманность Андромеды и еще более 1000 объектов входит в Местное сверхскопление. Существует множество различных видов галактик. Они раз­ личаются по форме, размеру, массе и излучаемой энергии. Первая класси-

70