Термодинамика реальных процессов

На этом можно закончить классификацию миров. Разумеется, эта классификация, подобно классификации Линнея, не является исчерпывающей, но в отличие от линнеевской она базируется на количественных характеристиках, которые входят в состав основного уравнения ОТ. Вместе с тем дальше развивать и углублять предлагаемую классификацию нет смысла, ибо для наших целей вполне достаточно различать миры (и формы явлений) по указанным здесь признакам. Изложенной классификацией фактически исчерпывается излагаемый нами метод анализа Вселенной, начатый в гл. II [ТРП, стр.50-51].

Глава IV. Эволюция явлений.

1. Метод синтеза.

Недостаток метода анализа заключается в том, что о свойствах выделенных частей Вселенной, как правило, мы можем иметь лишь самые общие рассуждения, ибо не знаем точного состава и строения этих частей; мы не знаем также, поддаются ли эти части дальнейшему расчленению и на какие именно составляющие. Другими словами, каждая такая выделенная часть представляет собой «черный ящик». Исключение составляет лишь наипростейшее (элементарное) явление, которое не поддается дальнейшему расчленению; его состав и свойства, вообще говоря, известны (см. уравнения (18) и (19)), поэтому оно уже не есть черный ящик.

Очевидно, что после вычленения наипростейших элементов Вселенной дальше разлагать уже больше нечего. С этого момента метод анализа становится бессильным. Но теперь перед нами открывается новый, единственно возможный в данной ситуации, прямо противоположный путь – путь синтеза. Им мы и воспользуемся.

Метод синтеза, то есть соединения, составления простых частей в более сложное целое, является тем завершающим аккордом, который позволит достроить физическое здание ОТ. При этом главным объектом синтеза, в ходе которого простые части соединяются в более сложное целое, служат наипростейшие элементы, полученные методом анализа; их можно рассматривать как исходный строительный материал Вселенной, первокирпичики мироздания. Эти первокирпичики представляют собой те "первоначала всех вещей", из которых складывается се сущее. Их мечтали найти древние философы, ставя перед собой общие проблемы мироздания" [53].

Поскольку упомянутые первокирпичики не являются черным ящиком, постольку составленное из них более сложное целое (объект) тоже не есть черный ящик: синтезируя данное целое, мы всегда бываем в курсе его состава, а значит, можем судить о его свойствах. Найденные более сложные объекты, в свою очередь, тоже включаются в процесс синтеза, а в результате могут быть получены еще более сложные объекты и т.д. Здесь очень важно обратить внимание на следующее принципиальное обстоятельство: во всех случаях при синтезе сложных объектов исходными конструктивными элементами строительства служат не вещества более простых объектов, как иногда думают, а целиком более простые явления, состоящие из количеств и качеств вещества и количеств и качеств поведения этого вещества. Это в корне меняет всю картину синтеза, в чем мы будем иметь возможность вскоре убедиться.

Таким образом, общая проблема изучения Вселенной фактически распадается на два этапа: первый из них посвящен анализу мироздания, а второй – его синтезу, начиная с наипростейших элементов. Ни один из этих этапов в отдельности не в состоянии послужить основой для успешного решения поставленной задачи, ибо первый этап вплоть до элементарного явления имеет дело только с черными ящиками, то же самое происходит во втором этапе при отсутствии элементарного явления. В свете изложенного очень четко вырисовываются сравнительная роль и решающее значение таких категорий, как анализ и синтез. Неразлучность этих категорий – непременное условие достаточно глубокого проникновения в суть объективной реальности. Без них и их единства невозможны ни общая теория природы, ни теория познания вообще. Известно, что до настоящего времени наука шла в основном по пути анализа. Теперь ей предстоит решительно встать на путь синтеза [ТРП, стр.52-53].

2. Парадигма ОТ и эволюция.

Приняв условия игры методом синтеза и разложив Вселенную по полочкам, мы теперь должны научиться выстраивать для любого данного количественного уровня мироздания ряды усложняющихся форм явлений, начиная от наипростейшего и кончая наисложнейшим. Юмор ситуации можно было бы усмотреть в том, что сейчас мы стоим перед проблемой, которая значительно сложнее исходной, когда пытались мысленно расчленить Вселенную на отдельные частные формы явлений. Может даже показаться, что все предыдущие рассуждения ни на йоту не сдвинули нас с места. Это впечатление еще более усиливается, если обратить внимание на следующее чрезвычайно важное обстоятельство, о котором я прежде умышленно умалчивал.

Суть его заключается в том, что все реальные формы явлений непрерывно изменяются, эволюционируют. Чтобы убедиться в неуклонном изменении количественных и качественных характеристик всех объектов природы, достаточно внимательно оглядеться вокруг себя: в ходе наблюдаемых изменений простейшие формы явлений постоянно трансформируются в более сложные, а сложные, в свою очередь, распадаются на более простые. Подобная калейдоскопическая картина не очень обнадеживает. Однако было бы преждевременным впадать в пессимизм, ибо возникшие осложнения вполне можно обратить себе на пользу. Но для этого надо прежде определить смысл, который мы будем вкладывать в термин "эволюция".

В ОТ под эволюцией я буду понимать изменение набора существенных для явления характеристик и связывающих их функций, то есть изменение законов, управляющих конкретными формами явлений. Следовательно, эволюционные – это только такие изменения, которые сопровождаются сменой действующих законов, поэтому не всякие изменения явления могут считаться эволюционными в строгом смысле этого слова; например, на практике слово "эволюция" иногда употребляется для обозначения любых изменений явления, в том числе не входящих за рамки действия определенных законов.

Фатальная неизбежность эволюции диктуется парадигмой ОТ и заключена в философской концепции необходимости, реализуемой с помощью физической концепции взаимодействия. В ходе эволюции изменяется как основное явление, так и явление взаимодействия, поскольку они представляют собой единое целое, поэтому понятие эволюции охватывает оба эти явления одновременно.

Таким образом, посредством новой монопарадигмы идеи эволюции с самого начала заложены в основу построения ОТ, они играют в ней ведущую, направляющую роль. Раньше я по возможности избегал говорить об эволюции, дыбы не затруднять осмысливание вводимых понятий. Теперь без понятия эволюции вообще невозможно дальнейшее продвижение вперед: эволюция есть очередное неизбежное, органически вытекающее из всего предыдущего звено в цепи наших логических рассуждений. Именно эволюция явлений дает нам в руки ключ к успешному решению поставленной задачи.

Очевидно, что наблюдаемый в природе бесконечный набор всевозможных форм явлений – это результат их эволюционного развития на данный момент. Следовательно, проблема построения конкретного ряда усложняющихся форм явлений для данного количественного уровня мироздания может быть сведена к проблеме эволюции вещества и его поведения на этом уровне: зная закон эволюции и ее отправные точки – наипростейшее и наисложнейшее (либо какое-нибудь промежуточное) явления, мы всегда сможем синтезировать искомый ряд и прийти к интересующему нас явлению. Беда заключается в том, что нам не известны ни законы эволюции, ни ее отправные точки для различных уровней мироздания; мы только можем предполагать, что наисложнейших форм на каждом уровне должно быть много, а наипростейшая – всего одна; основанием для такого предположения служит пример расчленения Вселенной. Но мы располагаем основным уравнением ОТ, связывающим главные количественные меры явления, попытаемся реализовать этот аппарат [ТРП, стр.53-55].

3. Основное уравнение эволюции ОТ.

Выше уже отмечалось (см. уравнения (14) и (15)), что все свойства Вселенной определяются экстенсором N1 . Значит, экстенсор можно использовать также и для количественного выражения законов эволюции.

Само по себе абсолютное значение экстенсора N1 определяет уровень эволюционного развития явления, причем под абсолютным в термодинамике понимается значение, отсчитываемое от некоторого абсолютного начала (абсолютного нуля) отсчета. Нас же в первую очередь должен интересовать не уровень, а изменение этого уровня, ибо эволюция – это изменение законов, управляющих явлением, причем законы могут претерпеть качественное (скачкообразное) изменение только в условиях конечного, скачкообразного изменения величины экстенсора. Следовательно, на роль критерия, однозначно определяющего эволюционное (скачкообразное) изменение всех характеристик ?Хiэ явлений, надо избрать не экстенсор N1 , а его изменение ?N1э . Но в силу сказанного выше сами эволюционные скачки экстенсора ?N1э также определяются экстенсором. Поэтому основное уравнение эволюции ОТ можно записать в виде

?Хiэ = Fiэ(?N1э), (21)

или

?Хiэ = Фiэ(?N1).

Здесь Fiэ и Фiэ - соответствующие функции, где под ?Хiэ можно понимать скачки любой из характеристик эволюционирующих явлений, включая количества и качества вещества и его поведения.

Уравнение (21) характеризует основной закон эволюции ОТ. В нем отражены все интересующие нас конкретные законы эволюции. Они, в свою очередь, определяют все возможные эволюционные ряды на всех количественных уровнях мироздания. Преимущество уравнения (21) по сравнению с прежними уравнениями (14) и (15) заключается в том, что на практике обычно легче находится изменение некоторой величины, чем ее абсолютное значение, ибо тогда данную величину можно отсчитывать уже от любого условного, а не абсолютного нуля отсчета. Например, в термодинамике изменения внутренней энергии, энтропии, температуры и других характеристик определяются значительно проще, чем абсолютные значения этих величин, причем существуют различные условные нули их отсчета. Тем не менее и в данном случае трудность проблемы заключается в том, что непосредственно извлечь законы эволюции из уравнения (21) практически невозможно вследствие предельной общности последнего. Кроме того, оно, как и уравнения (14) и (15), в известном смысле условно, ибо в обобщенной форме выражает лишь принципиальную сторону имеющихся связей (об этом уже говорилось в гл. II) [ТРП, стр.55-56].

4. Принцип минимальности эволюционного шага.

Ранее при анализе Вселенной определяющим критерием служило абсолютное значение экстенсора N1 (см. уравнения (14) и (15)); например, придав ему сильно различающиеся значения, удалось расчленить мироздание на отдельные количественные уровни, что заметно продвинуло нас на пути анализа. Теперь при синтезе явлений мы можем уже пользоваться не абсолютными значениями экстенсора N1 , а его скачками ?N1э (см. уравнение (21)). Это тоже несколько облегчит нашу участь.

Действительно, согласно определению понятия эволюции, все явления данного эволюционного ряда различаются между собой конечными величинами ?N1э . Ясно также, что для двух любых рядом расположенных явлений должно соблюдаться условие

?N1э = min. (22)

Разность значений экстенсора между двумя соседними формами явлений ряда должна быть минимальной из всех возможных, но в то же время она должна обеспечивать смену действующих законов.

Следовательно, требование (22) выражает идею выбора минимального эволюционного шага, при котором устраняется риск перепрыгнуть через несколько промежуточных форм ряда. Эту идею будем именовать принципом минимальности эволюционного шага, или просто принципом минимальности.

Из основного уравнения эволюции (21) и условия (22), приняв во внимание монотонно возрастающий характер соответствующих функций, можно получить новое требование

?Хiэ = min, (23)

которое говорит о том, что разница между всеми основными характеристиками двух соседних явлений эволюционного ряда должна быть равна минимально возможной величине. Например, это относится к количеству и качеству вещества и количеству и качеству его поведения, включая явление взаимодействия. При этом решающее значение имеют изменения количества вещества (требование (22)), изменения же других характеристик являются следствием изменений экстенсора.

Попутно отметим, что из общего равенства (22) в качестве наипростейшего частного случая вытекают прежние выражения (17) и (18), в которых величина N1 представляет собой самую первую минимальную разность (скачок) ?N1э , отсчитываемую от некоего абсолютного нуля, абсолютного ничто. Поэтому равенства (17) и (18) фактически характеризуют не только конечный шаг на пути анализа, но также и изначальный шаг на пути всякой эволюции; этому шагу предшествует ничто, небытие. Принципиально важно, что этот изначальный шаг является единым и общим для всех количественных уровней мироздания и всех эволюционных рядов на них.

Как видим, для построения какого-либо конкретного эволюционного ряда требуется знать скачки ?N1э , удовлетворяющие требованию (22). Но это требование, подобно основному уравнению эволюции (21), отличается слишком большой общностью. Конкретизировать и определить числом скачок ?N1э , как и абсолютное значение N1 , мы еще не научились. Поэтому принцип минимальности придется далее расшифровать так, чтобы им можно было пользоваться на практике без знания разности ?N1э .

С аналогичной ситуацией мы столкнулись ранее при определении абсолютной величины N1 с целью расчленения Вселенной. Чтобы справиться с возникшими новыми трудностями, придется искать обходные пути построения соответствующих эволюционных рядов усложняющихся форм явлений. Как и прежде, предстоит воспользоваться опытными фактами, что сделает рассуждения менее строгими. При этом вместо прежних правил проницаемости и отторжения придется сформулировать новые, тоже почерпнутые из наблюдений окружающей действительности. В свое время эти новые правила были установлены и получили наименование принципов (правил) своеобразия и вхождения [18, с.439; 21, с.23] [ТРП, стр.56-57].

5. Правила своеобразия и вхождения.

Согласно правилу своеобразия, каждая данная форма явления своеобразна (специфична, неповторима и не сводима ни к какой другой форме), и этому своеобразию отвечают свои специфические законы, то есть свои наборы существенных характеристик и связывающих их функций. Переход от одной формы явлений к другой сопровождается изменением этих законов. Поэтому необходимым и достаточным признаком отнесения данного явления к той или иной конкретной форме служит подчинение его определенным специфическим законам, присущим исключительно данной форме.

Следовательно, правило своеобразия точно отражает содержание условия (22) в той его части, где говорится о смене действующих законов, диктуемой определением понятия эволюции. Что касается минимальности эволюционного шага, то этому требованию, необходимому для построения какого-либо эволюционного ряда, приходится удовлетворять на опыте методом проб и ошибок, ибо числовых значений скачков ?N1э для различных конкретных форм явлений мы не знаем.

В связи с этим правило своеобразия подкрепляется вторым правилом – вхождения, непосредственно продиктованным условиями реализации метода синтеза. Согласно правилу вхождения каждая сложная форма явления состоит, а следовательно, и может быть сконструирована из соответствующего набора более простых форм. Поэтому, например, наипростейшая форма явления всегда должна входить во все остальные, более сложные, без каких бы то ни было исключений.

Из правила вхождения непосредственно следует, что любая сложная форма явления должна подчиняться всем законам, которые характерны для более простых форм, входящих в состав сложной. В этой связи также становится ясной особая важность наипростейшей формы явления и законов, которыми она руководствуется, ибо эта форма входит во все остальные. Следовательно, ее законы обязательны для всех форм без исключения, то есть этим законам должно починяться все мироздание.

Хотя каждая сложная форма явления состоит из определенного набора менее сложных, ее свойства не могут рассматриваться как простая сумма свойств этих менее сложных форм. В данном случае имеет место интереснейший пример сложения, когда сумма не равна совокупности слагаемых: составленная из простых сложная форма явления приобретает новые специфические свойства, которых не было у простых форм. Этот эффект незримо присутствует в правиле своеобразия, которое имеет в виду именно такие вновь возникшие специфические законы.

В терминах системного подхода отмеченный эффект можно интерпретировать так: свойства системы не тождественны простой сумме свойств отдельных ее элементов (подсистем). Как видим, данный вывод из правил своеобразия и вхождения полностью совпадает с аналогичным выводом общей теории систем (ОТС), при этом понятие системы оказывается аналогичным понятию формы явления. Благодаря наличию обсуждаемого эффекта бессмысленно искать специфические законы функционирования сложного явления, например живого организма, на основе законов поведения молекул и атомов, из которых состоит этот организм [88].

Весьма интересно, что синтез сложного явления из простых сопровождается еще одним замечательным эффектом, на который ранее не обращали внимания. Суть его заключается в том, что каждое из простых явлений, входящих в состав сложного, тоже изменяет свои свойства по сравнению со случаем, когда оно рассматривается изолировано, вне связи с другими простыми явлениями. Этот эффект изменения свойств каждого отдельного слагаемого суммы усиливается по мере усложнения всех явлений, участвующих в синтезе, и практически не проявляется у наипростейших явлений. В дальнейшем будут приведены соответствующие примеры.

Правила своеобразия и вхождения предназначены для замены требований (22) и (23), когда не известны числовые значения скачков ?N1э и ?Хiэ . На практике для построения какого-либо конкретного эволюционного ряда требуется найти из опыта законы, которым подчиняется большой набор разных по сложности явлений. Затем с помощью указанных правил эти явления выстраиваются в ряд так, чтобы каждое последующее явление подчинялось всем законам, характерным для предыдущих, но в тоже время располагало некоторыми своими собственными специфическими законами. Конечно, с первого захода это сделать нелегко, ибо можно что-то пропустить или, наоборот, учесть какие-либо лишние явления из чуждых рядов, однако после некоторых проб и ошибок каждое явление в конце концов становится на свое место.

С помощью построенного таким образом ряда можно получить известные представления и о законах эволюции, то есть о законах перехода простых явлений в сложные. Этим представлениям можно придать количественное выражение, если определить явления ряда с помощью особых универсальных количественных мер N , например, о которых говорится в гл. XXVIII . Такие попытки количественного выражения законов эволюции неизбежно будут способствовать и уточнению самого эволюционного ряда – по методу последовательных приближений. Однако это дело будущего, причем здесь открывается широкое поле деятельности для приложения и оценки границ применимости известных ОТС [ТРП, стр.58-60].

6. Множественность эволюционных рядов.

На основе изложенного подхода можно сделать некоторые далеко идущие выводы, имеющие важное теоретическое и практическое значение. Прежде всего сопоставление основного уравнения эволюции (21) и соотношений (16) показывает, что всего во Вселенной существует бесконечное множество форм явлений, которые различаются своими законами. Это объясняется тем, что общий интервал возможных изменений экстенсора N1 = ? содержит в себе бесконечное множество конечных отрезков ?N1э . Все эти формы явлений группируются в эволюционные ряды, общее число которых тоже равно бесконечности. Каждому из таких конкретных рядов соответствует свой определенный закон эволюции.

Что касается отдельных количественных уровней мироздания, то для находящихся на них различных форм явлений характерно конечное изменение экстенсора в пределах от некоторого наименьшего и до некоторого наибольшего. Соответственно и каждый эволюционный ряд должен содержать ограниченное количество явлений, хотя общее число рядов может быть крайне велико: ведь вследствие изменчивости каждая вариация конкретного явления может послужить родоначальником для специфического эволюционного ряда. При этом не исключаются случаи, когда ряд может состоять только из одного тупикового явления.

Хочется обратить внимание еще на следующее любопытное обстоятельство. Мы убедились, что абсолютное значение экстенсора определяет общий уровень эволюционного развития явлений, а соответствующие изменения экстенсора – законы эволюции. Значит, явления на разных количественных уровнях мироздания, резко различающихся абсолютными значениями своих экстенсоров, должны характеризоваться радикально неодинаковыми уровнями развития, а следовательно, и законами эволюции.

Этот теоретический вывод ОТ представляет научный и философский интерес. Идею неодинакового развития природы на разных уровнях высказывали уже древнеиндийские, древнекитайские и древнегреческие философы. Эту идею они противопоставляли мнению, согласно которому все уровни примитивно повторяют один и тот же путь развития: например, предполагалось, что люди существуют не только в макромире, но и в микромире (микролюди), мегамире (мегалюди) и т.д. Парадоксально, но это мнение продолжает находить своих приверженцев и в наши дни. Оно было остроумно высмеяно Дж. Свифтом в следующих стихах:

На спинах блох блошата есть,

Кусают блох они там,

Блошонок у блошат не счесть –

И так ad infinitum.

Не исключено, что это ошибочное представление зародилось на основе интуитивной идеи, вообще говоря, правильной, согласно которой явления на разных количественных уровнях мироздания должны иметь какие-то сходные черты – подчиняться неким общим законам. Однако это сходство является весьма своеобразным.

Действительно, на любом уровне мироздания, как уже отмечалось, существуют вполне определенные свои наипростейшие и наисложнейшие явления. При этом, например, у всех наипростейших явлений всех уровней можно обнаружить некие общие черты и законы (см. гл. V). Нечто похожее можно наблюдать и у более сложных явлений. Явления, принадлежащие неодинаковым уровням мироздания, но имеющие определенные общие свойства, будем называть одноименными. Если мысленно сгруппировать все одноименные явления различных уровней, например все наипростейшие явления, то получится некий разномасштабный эволюционный ряд. Свойства таких разномасштабных рядов представляют известный теоретический и практический интерес. Однако здесь важно подчеркнуть, что разномасштабные эволюционные ряды, как и их свойства, ничего общего не имеют с упомянутым выше примитивным представлением о тождественном развитии природы на неодинаковых количественных уровнях мироздания.

Мы, наконец, подошли к тому рубежу, когда перед нами открывается наиболее полная общая картина Вселенной и становится очевидной ее невообразимая сложность. Завершающие мазки в этой грандиозной картине удается нанести благодаря последовательной расшифровке философской концепции необходимости, диктующей обязательность эволюционного развития, таким образом, в рассуждения привносятся элементы динамики – изменения, развития, роста; концепция эволюции становится ведущим направлением теории. При этом выявляется глубинная сущность безграничных эволюционных возможностей природы. В частности, это выражается в наличии неограниченного множества всевозможных форм явлений и способности каждого из них порождать свой эволюционный ряд, свое эволюционное направление.

Намечающаяся общая картина мироздания заставляет поражаться тому, сколь ничтожно мало мы еще знаем о природе в настоящее время. Попытка осмыслить возникающую перед нами картину с неизбежностью приводит к однозначному выводу, что не существует и в принципе не может существовать никаких пределов для развития, углубления и совершенствования теории, объясняющей природу. Этот вывод полностью отвергает высказываемые иногда суждения об ограниченных возможностях познания, об отсутствии перспектив дальнейшего развития теоретических представлений ввиду завершенности той или иной теории, достигшей, наконец, своего потолка. Подобные суждения обычно характерны для периода, когда господствующее миропонимание себя исчерпывает и возникает настоятельная потребность заменить старую парадигму на новую, не совместимую со старой.

Ограниченность наших теперешних знаний о природе не позволяет в полной мере использовать на практике изложенный выше подход и построить эволюционные ряды для различных уровней мироздания. Мы принадлежим макромиру, поэтому знакомы с ним лучше всего. Чем дальше отходим от макромира, тем наши представления становятся более скудными. Например, мы слабо знаем микро- и мегамиры и очень плохо ориентируемся в свойствах нано- и гигамиров. Об остальных уровнях мироздания говорить уже не приходится. Поэтому для построения соответствующих рядов у нас просто нет достаточного количества изученных форм явлений. Лишь в отдельных частных случаях мы располагаем более или менее обширными сведениями. Например, в микромире нам известен даже целый эволюционный ряд для атомов, каковым служит Периодическая таблица элементов Д.И. Менделеева. В макромире имеются система классификации растительного и животного мира Линнея, классификация и эволюционные представления Ламарка, теория эволюции Дарвина и т.д. – все это может быть привлечено для построения соответствующих рядов. Существуют также многие другие попытки классифицировать всевозможные объекты и явления природы на разных уровнях мироздания, они тоже окажутся полезными для наших целей.

Естественно, может возникнуть вопрос: для чего нужны были все эти долгие рассуждения, если в конце концов мы не в состоянии ими воспользоваться. Ответ может быть только один – очень нужны: они позволили обрисовать общую картину мироздания и предложить некоторые конкретные пути ее широкоохватного изучения.

Но самое главное заключается в другом. С помощью изложенного подхода удается на строгой основе построить здание общего метода дедукции (2) и, таким образом, завершить формулировку новой термодинамики реальных процессов (ТРП) с ее семью началами и прочим необходимым аппаратом исследования – именно это является нашей первоочередной задачей. ТРП позволит в дальнейшем накопить необходимые систематические знания о свойствах различных конкретных форм явлений, рассортировать их с помощью какой-либо особой теории информации (например, критериев N ), с помощью ОТС или изложенным выше приближенным способом, включающим метод последовательных приближений, и подойти, таким образом, к решению интересующих нас вопросов эволюции.

Специфика обсуждаемой проблемы заключается в том, что для завершения общего метода дедукции и формулировки новой ТРП вовсе не надо знать законы эволюции на различных уровнях мироздания. Достаточно лишь располагать такими крайними понятиями, как Вселенная и элементарное явление, и знать результаты начального шага метода синтеза (начального шага эволюции), соответствующие конечному шагу метода анализа. А эти знания являются весьма строгими, следовательно, и построенные на их основе выводы тоже должны быть вполне строгими.

Однако при изложении термодинамики реальных процессов (точнее, ОТ) я все же не удержусь от соблазна и попытаюсь изобразить, хотя бы отрывочно, в меру того, что мы знаем о различных формах явлений, один из эволюционных рядов на уровне макромира, который нам известен лучше других. Очевидно, что макромир, как он существует в данный момент, есть результат определенно направленного развития природы в целом. В этом общем эволюционном потоке целесообразно на макроуровне выделить для изучения некую стремнину, или главный макроряд. Под главным рядом я буду понимать эволюционную цепочку, в состав которой входит человеческое общество. В процессе эволюционного развития человек постепенно захватывает континенты, моря и Землю в целом. Он начинает по произволу вмешиваться в эволюцию всей остальной природы, а следовательно, и самого себя. Человек становится необходимой составной частью так называемой пневматосферы, или сферы разума, по П.А. Флоренскому. Все это оправдывает сделанный выбор главного эволюционного ряда и одновременно возлагает на человека повышенную ответственность за себя и природу. Овладение законами эволюции главного ряда дало бы возможность делать важные прогнозы на будущее.

Здесь, естественно, напрашивается еще один каверзный вопрос: а как ко всему этому в реальных условиях относится сама природа, следует ли она неукоснительно тому пути, вехи которого намечают обсуждаемые эволюционные ряды. Это – трудный вопрос. На него нелегко ответить даже в простейшем частном случае Периодической системы Д.И. Менделеева, которая определяет набор возможных усложняющихся элементов, но из нее вовсе не следует обязательность последовательного перехода атомов в направлении от водорода к урану или наоборот. В более сложных случаях приходится также принимать во внимание, что на некотором этапе развития разум начинает диктовать природе и самому себе определенные цели и задачи этого развития. Более того, Землю нельзя отрывать от Космоса, вследствие чего благодаря всеобщей связи явлений эволюция неизбежно испытывает на себе его воздействие, а скорее всего, и управление. Все это крайне усложняет проблему. Но как бы там ни было, систематизация существующих знаний в виде соответствующих эволюционных рядов всегда оказывает плодотворное воздействие на науку – помогает лучше осмыслить общую картину, классифицировать научные дисциплины, находить рациональные пути решения различных конкретных задач и т.д. Примерами могут служить та же Периодическая система Д.И. Менделеева, классификации Линнея и Ламарка и т.д. [ТРП, стр.60-64].

7. Перечень форм главного макроряда.

Попытаемся теперь в первом приближении составить предварительный список усложняющихся явлений главного эволюционного макроряда. Последующее изучение этого ряда методами ОТ позволит установить многие интереснейшие свойства входящих в него форм, это, в свою очередь, должно способствовать уточнению самого ряда – так будет выглядеть метод последовательных приближений.

При составлении списка, вообще говоря, явления можно характеризовать по разным признакам. Например, в основу характеристики можно положить форму явления в целом, определяемую критерием N7 . Можно также воспользоваться мерами одного только вещества N3 или одного только поведения N6 либо экстенсором N1 , ибо все они однозначно связаны между собой основным уравнением. Однако эти критерии нам не известны.

На практике явление чаще всего выступает перед нами как черный ящик, мы заставляем его каким-то образом функционировать, и по его поведению либо только по отрывкам этого поведения пытаемся судить обо всем остальном. По этому пути мы и пойдем. В начале придется пользоваться известными сведениями о явлениях. Потом будет добавлено то, что дает ОТ, - это должно способствовать уточнению местоположения явлений в ряду. При наименовании форм учитываются известные устоявшиеся названия, указывающие на определенные характерные признаки явлений.

Сортировке форм явлений очень помогают правила своеобразия и вхождения. Но при этом важно знать из опыта специфические законы, управляющие рассматриваемыми явлениями. Поиск специфических законов сильно облегчается благодаря существованию разномасштабных рядов и вариаций одноименных форм явлений данного вида. Сопоставление одноименных явлений на различных уровнях мироздания и в пределах одного уровня позволяет в каждом конкретном случае выделить главное, общее, отбросить второстепенное и таким образом вывить искомый специфический закон.

К сожалению, однако, пока необходимые специфические законы достаточно хорошо изучены только для нескольких наиболее простых начальных форм. Поэтому последующие более сложные формы могут быть включены в классификацию лишь предположительно. Несомненно, между ними имеются пробелы. Эти пробелы будут заполняться по мере накопления конкретных знаний. Сама классификация позволит более целенаправленно вести поиск новых форм явлений и отвечающих им новых специфических законов.

Разумеется, ограничение одним главным макрорядом сильно сужает общую теоретическую картину мироздания, однако это не может служить поводом для разочарований. Мы убедимся, что изучение свойств главных объектов на уровне макромира вполне хватает, чтобы установить потребный минимум законов, необходимых для завершения ОТ в ее принципиальных чертах. Этот минимум выясняется при обсуждении уже первого (начального) шага эволюционного развития явлений.

Составление макроскопического участка главного эволюционного ряда мы начнем с синтеза наипростейшего явления на уровне макромира. Это можно сделать с помощью элементарного явления (19) и (19’), представляющего собой как бы кирпичик первоматерии, или первовещества. Из таких элементарных первокирпичиков можно построить любое наипростейшее явление применительно к любому из количественных уровней мироздания. В самом простом случае для этого необходимо взять лишь достаточное количество первокирпичиков, однако этот вопрос нуждается в дополнительных пояснениях.

Ранее мы условились рассматривать лишь хорошо известные сейчас количественные уровни мироздания. В перечне (20) макромиру предшествуют микро- и наномиры (о более тонких мирах речь пойдет впереди), следовательно, на них также существуют свои наипростейшие формы явлений, причем наипростейшие явление микромира должно служить исходным материалом для построения наипростейшего явления применительно к макромиру, а первое может иметь в своей основе наипростейшие явление наномира, ибо последний более тонок, чем микромир, как микромир более тонок, чем макромир. Является ли наномир наитончайшим и наипростейшим из всех возможных, то есть служат ли первокирпичики наномира истинными элементарными явлениями, - этого мы не знаем; нам не известны также сами первокирпичики наномира. Поэтому мы вынуждены не только ограничиться перечисленными уровнями, но и для дальнейшего продвижения вперед обратиться к имеющимся на сегодняшний день в нашем распоряжении опытным фактам.

На уровне микромира опыт четко фиксирует наличие наипростейших явлений в виде порций – квантов (слово «квант» я употребляю только в указанном здесь смысле) различных веществ: электрического, теплового и т.д. [18, 21]. Эти наипростейшие явления микромира в совокупности образуют наипростейшее явление макромира, именуемое абсолютным вакуумом, или пареном (см. гл. V, XVII). Парен, в свою очередь, служит тем исходным строительным материалом, из которого могут быть синтезированы все остальные формы явлений главного макроряда. Таким образом, опытного знания наипростейших явлений микромира оказалось вполне достаточно для наших целей, ибо это позволяет разорвать разномасштабный ряд наипростейших явлений и отсечь от него более тонкие уровни.

Что касается наномира, то не зная образующих его первокирпичиков, а также состава и структуры квантов, мы не можем уверенно судить о закономерностях перехода одних в другие. Не исключено, что здесь кроются какие-либо усложняющие проблему обстоятельства, но это может выясниться лишь в ходе последующего изучения явлений методами ОТ. Однако все это для нас несущественно, коль скоро нам удалось успешно вклиниться в разномасштабный ряд наипростейших явлений на уровне микромира.

После всех предварительных замечаний приведем цепочку усложняющихся форм явлений главного макроряда. Первые две формы дадут возможность завершить общий метод дедукции (2), остальные будут кратко рассмотрены в ходе последующего изложения ОТ.

Следует заметить, что приводимый здесь ряд не есть самое первое приближеение. Он уже обсуждался в работах [18, с.438; 21, с.21] и подвергся с тех пор некоторым изменениям. Уточненный ряд выглядит следующим образом.

1. Наипростейшее макроявление, или абсолютный вакуум, или парен.

2. Ансамбль простых явлений, или макротело.

3. Взаимодействие тел.

4. Термодинамическая пара, или принцип самофункционирования.

...

5. Самоорганизующееся явление.

...

6. Биологическое явление, или жизнь.

...

7. Общество.

...

8. Цивилизация.

...

9. Совокупность земных цивилизаций, или глобальное экологическое явление,

или принцип самоуничтожения.

...

Этот перечень форм далеко не исчерпывает главного эволюционного макроряда. В нем имеются известные пробелы, особенно во второй его половине, они обозначены точками. Только четыре первых явления сформулированы более или менее удовлетворительно. Смысл многих явлений понятен из самих наименований. С разной степенью подробности они рассматриваются ниже, кратко о них можно сказать следующее.

Абсолютный вакуум, или парен, состоит из большого числа наипростейших микроявлений в виде порций веществ, или квантов; он соответствует абсолютному покою, или абсолютной смерти. Свойства парена разбираются в гл. V и XVII.

Ансамбль простых явлений, или тело, тоже состоит из множества порций (квантов) различных веществ, но теперь эти кванты находятся между собой во взаимодействиях, что в корне изменяет всю картину (см. гл. VI-XXIV). У этой формы явления вещество уже имеет структуру, количество и качество поведения, не равные нулю, - это первый знаменательный шаг становления жизни, пока еще очень примитивной. На уровне микромира ансамблю представляет собой так называемую элементарную частицу материи, атом или молекулу, а на уровне макромира – обычное тело, например камень или кусок железа.

Взаимодействие тел сводится к взаимодействию ансамблей макроскопических размеров. Число специфических законов калейдоскопически возрастает. Помимо всеобщих законов, или начал, эта форма явления содержит также любопытнейший принцип, который в кибернетике именуется управлением с прямой связью, в химии – принципом Ле Шателье и имеет также хождение под названием принципа адаптации. Явление рассматривается в самых различных дисциплинах, некоторые его аспекты обсуждаются в гл. XXV.

Термодинамическая пара включает в себя обширный класс явлений, эффектов и законов, включая кибернетический закон управления с обратной связью, имеющих важное теоретическое и практическое значение и играющих существенную роль в живых организмах. Обобщенное понятие термодинамической пары было впервые сформулировано в рамках ОТ. Более того, сама общая теория в известной мере разрабатывалась параллельно с изучением свойств пары, ибо никакая другая теория не в состоянии объяснить наблюдаемых в паре закономерностей. Этому вопросу была даже посвящена специальная монография [21]. Самый важный специфический закон термодинамической пары состоит в ее скачкообразно возникающей способности вечно самофункционировать, будучи абсолютно изолированной от окружающей среды. В этом заключается второй кардинальнейший шаг становления жизни в ходе эволюционного развития явлений природы – это ее фундамент. Закон самофункционирования есть последний из специфических законов, которые четко прослеживаются в обсуждаемом эволюционном ряду усложняющихся явлений (см. гл. XXV). Все остальные формы ряда тоже являются самофункционирующими.

Явление самоорганизации вещества и его поведения представляет собой следующее важнейшее звено в формировании живого организма. Специфических законов самоорганизации, как и жизни (биологическое явление), мы пока не знаем (см. гл. XXV, XXVI).

Определенная совокупность одноименных биологических объектов составляет общество. В частном случае говорят о человеческом обществе. Совокупность одноименных обществ на Земле представляет собой цивилизацию. Следует различать цивилизации людей, насекомых, дельфинов, приматов, птиц, рыб, растений и т.д. Все цивилизации Земли, вместе взятые, образуют сложную экологическую систему, специфические законы функционирования которой нам не известны. Знание этих законов крайне необходимо для сохранения указанной системы в равновесии. В этот период в эволюцию начинает вмешиваться развившийся разум. У совокупной цивилизации планеты впервые зарождается такое важное специфическое, крайне любопытное и вместе с тем роковое, можно даже сказать, апокалипсическое свойство, как способность к глобальному самоуничтожению. Дальнейшее развитие жизни возможно лишь только в том случае, если могущество разума уравновешивается спасительной мудростью [63].

Приведенная классификация удовлетворяет правилам своеобразия и вхождения: каждое данное явление подчиняется своим вполне определенным специфическим законам и включает в себя все более простые явления (об этом еще речь впереди). Самым простым явлением, входящим во все остальные, служит наипростейшее макроявление. Здесь уместно также добавить, что затронутая проблема эволюции далеко не решается во всей ее полноте приведенным макрорядом, ибо при такой постановке вопроса не принимается во внимание корректирующая роль упомянутого выше космического фактора (о нем будет сказано далее применительно к хрональному явлению). Вместе с тем обсуждаемый макроряд весьма полезен, так как позволяет систематизировать имеющиеся знания.

Приступим теперь к последовательной расшифровке свойств усложняющихся форм явлений главного макроряда. Параллельно будет формироваться аппарат термодинамики реальных процессов (общей теории) [ТРП, стр.64-69].

Глава V. Наипростейшее макроявление.

1. Парен.

Наипростейшее макроявление представляет собой отправную точку эволюции природы на уровне макромира. При определении свойств этой формы придется начать с выяснения некоторых особенностей разномасштабного ряда наипростейших явлений. Очевидно, что самым простым из них служит элементарное (19) и (19'). Но мы не знаем, к какому из уровней мироздания оно фактически относится. Например, оно может быть более тонким, чем наномир, либо принадлежать самому наномиру. В обоих случаях порции (кванты) вещества на уровне микромира могут иметь сложное строение и состоять из большого множества элементарных порций. Однако пока мы не имеем достоверных сведений о составе и структуре квантов. Более того, мы не знаем даже самих некоторых квантов. Поэтому с целью дальнейшего продвижения вперед нам остается только одна возможность: на первых порах принять, что наипростейшими служат микропорции вещества (кванты), а вопрос об их составе и структуре оставить открытым до лучших времен, когда будет накоплено достаточное количество соответствующих опытных фактов. При этом остается открытым и вопрос о составе и структуре нановещества.

Таким образом, в основу дальнейших рассуждений мы кладем, как уже говорилось, разорванный на уровне микромира разномасштабный эволюционный ряд наипростейших явлений, то есть кванты вещества мы условно рассматриваем как некие элементарные бесструктурные образования. Если в ходе дальнейших исследований у квантов не удастся обнаружить сложного строения, то тем самым будет подтверждена справедливость этого предположения, останется лишь решить вопрос о нановеществе. Но если даже будет обнаружен сложный состав квантов, то и в этом случае теория не утратит свою силу, став частным случаем более общих представлений. Например, аналогичный частный случай являет собой механика Ньютона по отношению к ОТ.

Приняв все эти допущения, мы вполне можем отнести уравнения (19) и (19') к наипростейшему микроявлению. Тем более что в разномасштабном ряду максимальным сходством обладают именно начальные одноименные (наипростейшие) его формы, принадлежащие различным количественным уровням мироздания, включая интересующие нас микро- и макромиры (см. параграф 5 гл. IV). Поэтому для перехода от микро- к макромиру достаточно взять большое число j порций вещества n. Совокупность из j квантов образует тело макроскопических размеров, следовательно, уравнение этого тела

N1 = jn ; N2 = 0 ; N4 = 0 ; N5 = 0 ; N7В = 0 . (25)

Кроме экстенсора, все остальные характеристики наипростейшего макроявления, как и наипростейшего микроявления, равны нулю. Поскольку природа располагает веществами различного сорта, постольку в общем случае для определения экстенсора надо соответственно просуммировать все кванты по всем сортам.

Как видим, синтез наипростейшего макроявления из наипростейшего микроявления заключается в простом суммировании квантов. Следовательно, он вполне отвечает принципу минимальности эволюционного шага, ибо более простое макроявление синтезировать невозможно. Специфический закон наипростейшего макроявления, определяемого уравнением (25), как и специфический закон наипростейшего микроявления, определяемого уравнениями (19) и (19'), состоит в отсутствии у вещества структуры, поведения и взаимодействия. Такими специфическими свойствами не обладает никакое другое явление макроскопического эволюционного ряда. Этим удовлетворяется принцип своеобразия. Согласно принципу вхождения, наипростейшее макроявление должно входить в состав всех остальных явлений ряда (в этом мы еще будем иметь возможность убедиться). Кстати, из уравнений для макромира в частном случае получаются уравнения для микромира, если положить j = 1.

Условимся об особом наименовании для наипростейшего макроявления. В работах [20, с.275; 21, с.22] оно было названо пареном. По-латински paren - рождающий, производящий на свет, создающий, добывающий, приобретающий и т.п. Мы будем пользоваться этим термином, мотивы его принятия выяснятся в ходе дальнейшего изложения [ТРП, стр.70-71].

2. Абсолютный покой и ненаблюдаемость парена.

Начальные сведения о сущности парена можно приобрести, если углубиться в анализ уравнения (25) совместно с уравнениями (19) и (19'). Эти уравнения говорят о том, что парен представляет собой совокупность большого множества порций вещества, которые никак между собой не связаны - об этом свидетельствует отсутствие взаимодействия (N7B = 0) - и поэтому не могут образовать какую бы то ни было структуру (N2 = 0).

Согласно соотношению N6 = 0, у вещества в состоянии парена не имеется никакого поведения. Отсутствие поведения есть необходимый и достаточный признак того, что вещество пребывает в покое. Состояние вещества с нулевыми количествами и качествами поведения и взаимодействия условимся именовать абсолютным покоем. Вывод о существовании в природе вещества, находящегося в состоянии абсолютного покоя, - это чрезвычайно важный вывод, имеющий фундаментальное теоретическое и практическое значение. Этот вывод интересен также и в философском плане. Очевидно, что вещество в состоянии абсолютного покоя представляет собой абсолютно неживую материю, олицетворяет собой абсолютную смерть.

Вещество без поведения и взаимодействия никак себя не проявляет. Это значит, что его практически невозможно непосредственно обнаружить ни органами чувств, ни приборами, например, его нельзя увидеть, услышать, измерить и т.д. Именно благодаря отсутствию какого-либо взаимодействия парен не может подействовать на себе подобные и другие вещества, включая органы чувств, приборы и т.д.

Принципиальная ненаблюдаемость парена - это исключительно важное свойство вещества в состоянии абсолютного покоя. Ненаблюдаемость такого рода не следует смешивать, например, с ненаблюдаемостью, вызванной малыми размерами объекта и плохой вооруженностью глаз или недостаточной чувствительностью прибора. Однако о наличии в природе парена можно очень хорошо судить по определенным косвенным признакам [ТРП, стр.71-72].

3. Неисчерпаемый источник вещества.

Один из важнейших косвенных признаков, подтверждающих факт существования парена, заключается в следующем. Парен представляет собой ненаблюдаемое вещество без поведения. Но если ухитриться каким-нибудь способом сообщить этому веществу некоторое количество поведения (N4 ? 0), тогда оно приобретет способность как-то себя проявлять и его уже можно будет наблюдать, ибо оно начнет взаимодействовать (N7В ? 0) с окружающими телами, например с измерительными приборами.

Если, забегая вперед, сказать, что парен есть не что иное, как абсолютный вакуум (см. гл. XVII), тогда становится понятным физический смысл известных опытов, в которых из вакуума получаются различного рода элементарные частицы материи. Следовательно, факт перехода вещества из ненаблюдаемого состояния в наблюдаемое, подтверждаемый экспериментами, - это и есть тот косвенный признак, по которому можно судить о существовании в природе парена. Этот признак дает основание рассматривать парен как источник вещества в указанном выше смысле.

Отсюда должно быть ясно, сколь принципиально важное значение приобретает вывод-прогноз ОТ о способности парена служить источником вещества. Ведь космическое пространство располагает неограниченными запасами вакуума. Следовательно, парен - это неисчерпаемый источник вещества.

Необходимо отметить, что парен играет исключительно важную роль в природе, поэтому его изучению следует уделить максимум внимания. Например, кроме перечисленных парен обладает еще очень многими другими интереснейшими свойствами, однако вывести их из уравнений (19), (19') и (25) не представляется возможным. Для этого надо обратиться к уравнениям, описывающим более сложные формы явлений, тогда из этих более сложных форм свойства парена будут вытекать в качестве простого частного случая. При этом как нельзя нагляднее проявляется разница, существующая между методами индукции и дедукции. Метод индукции здесь практически бессилен. Вместе с тем задача решается очень просто и точно методом дедукции - путем рассуждений от сложного к простому (см. гл. XVII) [ТРП, стр.72-73].

Глава VI. Ансамбль простых явлений.

1. Общее уравнение ансамбля.

Мы подошли к самому ответственному моменту в рассуждениях - нам предстоит сделать первый и наиболее важный шаг в направлении синтеза сложных форм явлений из простых на макроскопическом уровне в соответствии с эволюционным рядом (24). Ранее наипростейшее микроявление послужило основой для синтеза наипростейшего макроявления, или парена (см. уравнение (25)). Теперь, взяв за отправную точку эволюции парен, мы должны получить новое более сложное явление, которое именуется ансамблем простых явлений, или телом. При этом должны быть соблюдены принципы минимальности эволюционного шага, своеобразия и вхождения. Для нового макроявления (макроансамбля) надлежит найти все существенные характеристики и связывающие их функции, то есть законы. Эти законы должны вытекать как частный случай из основного уравнения (14) и, в свою очередь, при определенных условиях давать частное уравнение (25).

Первый шаг эволюционного развития природы всегда должен заключаться в переходе от наипростейшего явления к более сложному, и этот изначальный шаг эволюции должен быть единственным для всех рядов данного количественного уровня мироздания и всех более грубых миров. Отсюда вытекает предельная универсальность первого эволюционного шага и отвечающих ему законов. Следовательно, найденные для начального, или главного, шага законы (главные законы, или начала) должны быть справедливы для всех рядов на этом количественном уровне. А если в ходе дальнейшего развития науки не будет обнаружено каких-либо осложнений, связанных со структурой микропорций (квантов) вещества, тогда начала будут справедливы для всех количественных уровней мироздания и всех рядов на них. Осложнения быстрее всего проявят себя в виде аномалий (противоречий) в том случае, если с самого начала исходить из универсальной применимости начал ко всем количественным уровням мироздания и всем эволюционным рядам.

Универсальность (единственность) первого шага эволюции интересна в том отношении, что ошибиться при его формулировке и количественном определении практически невозможно. Однако по мере усложнения форм явлений картина существенно изменяется. Каждый новый шаг в ходе синтеза связан с резким возрастанием количества возможных рядов, форм явлений и отвечающих им специфических законов. Одновременно растет и вероятность ошибки при выборе из их числа очередного нужного звена главного эволюционного ряда. Отсюда и многоточия в ряду (24).

Очевидно, что при синтезе интересующего нас нового явления - ансамбля простых явлений - мы уже не можем воспользоваться прежним приемом усложнения экстенсора путем простого суммирования наипростейших элементов: этот путь не в силах вывести нас за пределы уже известного наипростейшего разномасштабного ряда. Поэтому у нас остается только единственная возможность - наделить вещество искомого явления определенным количеством поведения N4. Это вдохнет душу в вещество парена, и возникший новый ансамбль в буквальном смысле оживет - у него появятся структура, поведение, взаимодействие, он начнет функционировать, развиваться, то есть превратится в живой ансамбль простых явлений.

Количественно оценить это волшебное превращение можно, если всем главным характеристикам явления, непосредственно следующего за наипростейшим, присвоить некие конечные числовые значения, но величина их нам пока не известна. Поэтому на данном этапе рассуждений мы вправе лишь написать следующие неравенства:

N1 ? 0 ; N2 ? 0 ; N4 ? 0 ; N5 ? 0 ; (26)

N1В ? 0 ; N2B ? 0 ; N4B ? 0 ; N5B ? 0

Таков общий вид уравнения ансамбля простых явлений. Связь между входящими в него характеристиками, как всегда, определяется основным уравнением (14).

Ансамбль простых явлений, как и парен, состоит из большого множества микропорций вещества (квантов). Но если в парене все кванты мертвы, пассивны, никак между собой не связаны, то в ансамбле, наоборот, они оживают, активно взаимодействуют между собой и в результате образуют некое тело. В микромире это может быть элементарная частица материи, атом или молекула, в макромире - одно из привычных нам тел, например воздух, вода или кусок железа. Пассивные разрозненные кванты парена, определяемые уравнениями (19), (19') и (25), мы назвали наипростейшими явлениями. В отличие от этого те же, но активные, взаимодействующие кванты ансамбля, определяемые уравнением (26), мы будем именовать простыми явлениями.

Неравенства (26) несколько напоминают соотношения (16) и (25) для Вселенной и парена. Очевидно, что явление (26) располагается где-то между ними. Ничего более определенного о свойствах интересующего нас явления сказать невозможно. Чтобы это сделать, надо нули заменить соответствующими конкретными значениями характеристик и таким образом неравенства (26) превратить в равенства.

Избавиться от нулей в соотношениях (26) практически нельзя, если предварительно не выяснить физическую сущность величин, скрывающихся за этими нулями. Подобная же проблема возникла ранее при попытках определить конкретные свойства парена. Теперь уклониться от решения этой проблемы уже невозможно.

Так перед нами встает новый чрезвычайно важный и сложный вопрос о физическом смысле главных количественных мер, которые входят в основное уравнение (14) применительно к частному случаю (26), то есть вопрос о выборе этих мер и способах их числового выражения. Чтобы правильно ответить на этот вопрос, надо прежде всего четко и ясно сказать, что вообще следует понимать под числовым выражением количественных мер.

Анализ показывает, что при числовом выражении мер надо различать два основных аспекта. Первый аспект касается обобщенной числовой оценки введенных понятий. На обязанности обобщенного подхода, вообще говоря, лежит решение следующей задачи: необходимо уметь найти в самых различных, не похожих друг на друга явлениях нечто общее, что объединяло бы эти явления. Иными словами, обобщенный подход призван находить общее в частном.

При обобщенном определении количественных мер требуется оперировать числами, имеющими либо нулевые, либо какие-нибудь другие одинаковые размерности. Благодаря этому найденные числа допустимо сопоставлять между собой, а также суммировать. Обобщенная оценка предназначена для сравнения всевозможных свойств в пределах одного понятия, разных понятий, а также явлений неодинаковой физической природы. Она особенно необходима при попытках количественного осмысливания процессов эволюции.

Второй аспект связан с определением конкретных частных свойств различных явлений. Обязанность конкретного подхода, вообще говоря, заключается в том, чтобы находить в явлениях те специфические черты, которые делают эти явления непохожими друг на друга, то есть конкретный подход больше интересуется тем, что разделяет явления, а не тем, что их объединяет: он призван находить частное в общем.

При конкретном определении количественных мер непосредственно сопоставлять все частные свойства различных явлений уже не представляется возможным, так как мы вынуждены иметь дело с числами, которые обладают неодинаковыми размерностями. Например, мы не можем сравнить число, выражающее массу, с числом, выражающим электрический заряд, поскольку результаты этого сравнения будут зависеть от произвольно выбираемых единиц измерений. Но такой конкретный подход очень важен для практических целей, ибо он позволяет легко выполнять необходимые инженерные расчеты. На него опирается все современное естествознание, поэтому он не нуждается в дополнительных комментариях. Именно конкретный подход вызвал к жизни и узаконил существующее разделение научных дисциплин и явился причиной их независимого развития в течение многих веков. Разобщенность и отсутствие преемственности и связи между различными отраслями знаний, порожденные конкретным подходом, нашли предельно четкое отражение в широко известных классификациях наук и научных дисциплин.

Обобщенный подход в настоящее время достаточно широко представлен в различных вариантах общей теории систем (ОТС). Общая теория (ОТ) тоже позволяет, но на несколько иной основе наметить определенные пути решения этой задачи. В фундаменте обобщенного подхода ОТ, оперирующего количественными мерами нулевой размерности, лежит специально созданная для этих целей энергетическая теория информации, подчиняющаяся тем же единым законам, что и остальная природа [5]. С ее помощью можно пытаться количественно оценить эволюционный процесс. Кратко эта теория излагается в гл. XXVIII.

Очевидно, что самой универсальной и плодотворной должна оказаться теория, которая сочетает в себе оба подхода одновременно, ибо в ней они органически дополняют друг друга. Конкретное рассмотрение задачи позволяет детально расшифровать физический механизм изучаемого явления и, таким образом, дать ему наилучшую обобщенную числовую оценку. Знание обобщенных характеристик, в свою очередь, дает возможность рационально выбрать метод и расчетный аппарат конкретного числового выражения различных частных особенностей этого явления. Сама природа велит встать именно на такой универсальный путь сочетания обоих подходов, поскольку мир един и подчиняется единым законам, вместе с тем он бесконечно разнообразен благодаря наличию неисчерпаемого множества неповторимых конкретных явлений. Картина никогда не будет полной, если ограничиться только одним каким-либо подходом.

Основное содержание ОТ составляет специфический универсальный метод, одновременно сочетающий в себе обобщенный подход, который оперирует количественными мерами одинаковой размерности, и конкретный подход, оперирующий величинами неодинаковой размерности, но которые либо прямо соответствуют, либо в определенной комбинации приводятся к размерностям обобщенного подхода. Благодаря такой постановке вопроса идея единства природы и ее законов получает конкретное количественное выражение, в равной степени справедливое для самых различных дисциплин, которые ранее рассматривались независимо друг от друга. Здесь уместно подчеркнуть принципиальную разницу, существующую между ОТ (и ОТС) и известной теорией подобия (и размерностей). Первые пекутся главным образом о выявлении наиболее общих, глубинных законов природы, а вторые занимаются в основном формальным обобщенным представлением имеющихся закономерностей.

Вернемся теперь к решению вставшей перед нами задачи о расшифровке конкретного физического смысла величин, количественные меры которых содержатся в соотношениях (26). Начнем с выбора самой важной из количественных мер - экстенсора, ибо все остальные меры являются его функциями (см. уравнения (14) и (15)) [ТРП, стр.74-78].

2. Мера количества вещества, или экстенсор.

При выборе экстенсора мы должны руководствоваться принципом минимальности, а также правилами своеобразия и вхождения. Согласно принципу минимальности, изменения экстенсора на уровне макромира должны отвечать начальному, наипростейшему из всех возможных эволюционному шагу. Только при этом условии мы не рискуем, паче чаяния, перескочить от наипростейшего макроявления сразу через несколько ступеней лестницы эволюции. Чтобы успешно справиться с решением поставленной задачи, предоставим слово конкретному подходу, истоками которого служит повседневный опыт.

К сожалению, мы пока не располагаем достаточно простыми, надежными и универсальными приборами, которые позволили бы сообщить парену нужное количество поведения, с тем чтобы ненаблюдаемая наипростейшая форма вещества превратилась в наблюдаемую, уже более сложную, и мы смогли бы четко определить все ее характеристики, включая экстенсор, а также детально изучить сам процесс превращения. Думаю, что со временем необходимые приборы будут созданы и мы сможем синтезировать отдельные сложные формы эволюционирующего вещества, вплоть до живых людей-роботов, из более простых, в том числе из парена. Но сейчас, не имея возможности непосредственно вызвать из парена интересующую нас форму вещества, мы вынуждены довольствоваться пассивным наблюдением того, что было вызвано ранее без нашего участия.

Иными словами, нам необходимо присмотреться к окружающим явлениям и выбрать из них такое, которое, по нашему мнению, отличалось бы наибольшей простотой и неделимостью. Именно это самое простое явление из числа наблюдаемых должно удовлетворять принципу минимальности, то есть содержать нужную нам форму вещества, мера количества которой (простой экстенсор) определяет вторую стадию (ступень) эволюции.

Не следует, однако, думать, что при таком пассивном выборе экстенсора мы легко можем впасть в ошибку. Отнюдь нет. Сделанная ошибка очень скоро себя обнаружит при дальнейшем использовании неудачно выбранного экстенсора. Но обо всем этом речь впереди.

Внимательное наблюдение окружающего мира позволяет сделать интереснейшие выводы. Оказывается, что наибольшей простотой и неделимостью обладают не одно, а много различных по своей физической сущности явлений. Следовательно, в природе имеются различные формы простого вещества и сопряженные с ними различные формы его поведения. Эта множественность одноименных форм явлений нашла свое отражение в классификации гл. IV, она же служит одной из исходных причин наблюдаемого в природе изоморфизма (аналогичности).

Каждая простая форма явления отличается от всех остальных физическим смыслом и размерностью определяющих ее характеристик. Отсюда понятно, почему в рассматриваемых условиях особо важную роль приобретает конкретный подход. Без него пассивный выбор экстенсоров был бы крайне затруднен. Конкретный подход позволяет для каждого простого явления найти свою особую форму вещества и выразить количество этого вещества с помощью своего особого экстенсора.

Среди бесконечного набора разнообразных наблюдаемых форм явлений природы обращают на себя внимание семь следующих, самых простых: хрональное (связано со временем), метрическое (связано с пространством), вращательное, колебательное, тепловое, электрическое и магнитное; сейчас мое внимание привлекли проявления еще одного, восьмого, СД-явления, обладающего специфическим биологическим действием. Некоторые из этих явлений были известны давно, другие получили в ОТ новое толкование, наконец, третьи впервые обнаружены методами и в рамках ОТ. Все они обеспечены своими специфическими веществами, поэтому суть истинно простые явления.

Здесь я не упомянул большую группу других явлений, таких, как химическое, фазовое, диффузионное, гидродинамическое и т.д. В термодинамике эти явления принято считать простыми, однако у них нет своих родных специфических веществ, следовательно, они суть не истинно, а условно простые (см. гл. XIV).

Общее число истинно простых разнородных форм явлений, существующих во Вселенной, нам не известно, и мы его никогда не сможем определить. Однако этот вопрос должен волновать скорее философа, чем инженера. По мере развития наших знаний это число может увеличиваться. Но сейчас для нас важно только то, что количество истинно простых явлений и определяющих их экстенсоров превышает единицу. Подробные сведения обо всех перечисленных истинно простых явлениях приводятся ниже, в частности в гл. XV.

Чтобы конкретизировать дальнейшие рассуждения и сделать их более наглядными, я воспользуюсь, например, такими хорошо известными в термодинамике простыми явлениями, как кинетическое, механическое и электрическое. Экстенсоры для них также хорошо известны: это масса m, объем V и электрический заряд ?. Далее будет показано, что кинетическое и механическое явления суть частные случаи метрического, то есть фактически они не истинно, а условно простые, однако сейчас это не существенно.

В термодинамике величины, подобные массе, объему, электрическому заряду и т.д., именуются факторами экстенсивности, или обобщенными зарядами, или координатами состояния. Латинское extensivus - расширяющий, удлиняющий, в противоположность интенсивному, означает не качественное, а лишь количественное увеличение, расширение, распространение. В работах [20, с.235; 21, с.296] для факторов экстенсивности принято сокращенное название «экстенсор». Следуя этим работам, слово «экстенсор» можно использовать при конструировании наименований для различных частных явлений. При этом новые названия получаются путем прибавления к наименованию явления окончания «ор», например кинетиор, механиор, электриор и т.д. В настоящей монографии такой способ конструирования новых производных терминов благодаря его простоте и наглядности принят в качестве основного.

В дальнейшем мы не раз будем пользоваться аналогичной эстафетой передачи различных величин, буквенных обозначений, размерностей, терминов, понятий, законов и даже целых теорий в ОТ из других известных дисциплин, когда это не входит в противоречие с принятой нами новой парадигмой. ОТ строится не на голом месте. Поэтому если какая-либо найденная новая величина окажется уже знакомой, мы не будем пренебрегать знанием тех ее свойств, которые могут потребоваться для наших рассуждений. Ведь нужные нам свойства любого конкретного понятия всегда могут быть установлены путем его соответствующего теоретического и экспериментального изучения. Поэтому такое заимствование нисколько не нарушает целостности и стройности логических рассуждений, но значительно ускоряет продвижение вперед.

Еще одно замечание. Экстенсор представляет собой меру, и только меру, количества вещества некоторого явления. Следовательно, смешивать эти два понятия - количество вещества и его меру - ни в коем случае нельзя. Однако иногда не делают различия между мерой и тем, что стоит за этой мерой. Например, когда говорят о переносе массы, то это звучит как перенос меры, что лишено смысла. Кстати, о массе. Масса есть мера количества одной из частных форм простого вещества. Поэтому отождествлять массу с материей (веществом) в целом невозможно. Столь же недопустимо отнимать у массы право служить мерой количества вещества (материи) применительно к простому кинетическому (метрическому) явлению.

Условимся простые экстенсоры обозначать буквой Е. Тогда полный экстенсор ансамбля простых явлений определится суммой

N1 = (27)

где число веществ ансамбля равно l. Каждый экстенсор Ek , включает в себя большое множество порций веществ данного сорта (по типу уравнения (25)), причем в общем случае отдельные кванты данного вещества могут различаться между собой [ТРП, стр.78-81].

3. Взаимодействия универсальное и специфические.

Следующей важнейшей характеристикой, входящей в основное уравнение ОТ (14), служит мера количества поведения N4 , которую необходимо найти применительно к явлению (26). Поскольку в данном случае речь идет об ансамбле простых явлений, постольку с целью решения поставленной задачи нам придется обратить внимание на механизм образования такого ансамбля. Очевидно, что в основе этого механизма должно лежать какое-то специфическое поведение вещества, обусловленное процессом взаимодействия между отдельными его квантами. Взаимодействие, в свою очередь, предполагает стремление различных разрозненных квантов друг к другу и их сближение посредством перемещения. В результате образуется ансамбль в виде соответствующей грозди квантов - порций веществ.

Здесь мы опять обратимся к методу эстафеты и вспомним то, что уже было известно ранее о взаимодействии. Взаимодействие - это довольно сложное понятие даже для второй, весьма простой ступени эволюции. Поэтому целесообразно взглянуть на него в историческом плане, отметив отдельные этапы становления этого понятия в целом и его конкретных элементов.

Уже в седой древности человек сталкивался со всевозможными взаимодействиями объектов природы. Пытаясь осмыслить механизм наблюдаемых взаимодействий, он постепенно пришел к пониманию силы, которая, как мы убедимся, обусловливает появление взаимодействий самого простого вида. Именно этот наипростейший вид взаимодействий был изучен с количественной стороны прежде других.

Количественно сила была определена значительно раньше, чем материя и движение, вещество и его поведение. Первоначально это было сделано в механике с позиций статики. Например, уже в трудах гениального Аристотеля (384-322 гг. до н.э.) содержатся намеки на условия равновесия рычага. Очень четко законы рычага были сформулированы Архимедом (287-212 гг. до н.э.) в виде золотого правила механики, согласно которому сила обратно пропорциональна длине рычага.

Что касается качественного, структурного, физического содержания понятия силы, то это вопрос более трудный. Например, Леонардо да Винчи (1452-1519) так сформулировал суть силы: «Силой я называю духовную способность, невидимую потенцию, которая через случайное внешнее насилие вызывается движением, помещается и вливается в тела, извлекаемые и отклоняемые от своего естественного бытия, причем она дает им активную жизнь удивительной мощности; она принуждает все созданные вещи к изменению формы и положения, стремится с яростью к желанной ей смерти и распространяется с помощью причин... Будучи принужденной, всякая вещь принуждает. Ни одна вещь не движется без нее» [53, с.51].

Впоследствии в механике было дано новое количественное определение силы, основанное на принципах динамики. Например, понятие силы как причины движения ввел Кеплер (1571-1630), но силу он измерял через скорость. Галилей (1564-1642) силу считал эквивалентной весу и измерял ее вызванным ускорением. Ньютон (1642-1727) писал:

«Приложенная сила есть действие, производимое над телом, чтобы изменить его состояние покоя или равномерного прямолинейного движения... Сила проявляется единственно только в действии и по прекращении действия в теле не остается... Происхождение приложенной силы может быть различное: от удара, от давления, от центростремительной силы» [53, с.131]. Ньютон лучше других понимал разницу между количественным и качественным определениями силы. Он разъяснял, что рассматривает «эти силы не физически, а математически» [53, с.131]. Физических определений он избегал: «Причину этих свойств силы тяготения я до сих пор не мог вывести из явлений, гипотез же я не измышляю» [53, с.129].

В ходе дальнейшего развития науки помимо механических были весьма подробно исследованы также многие другие взаимодействия: электрические, магнитные, тепловые и т. д., но особого прогресса в понимании силы (и взаимодействия) не наступило. Такое положение длилось вплоть до начала нашего столетия, когда появилась квантовая механика.

Квантовая механика силу как таковую, по существу, упразднила, заменив ее взаимодействием. Под взаимодействием теперь понимается обмен соответствующими частицами, которые получили наименование виртуальных. «Виртуальные частицы существенно отличаются от обычных частиц, которые называются реальными. Их нельзя непосредственно наблюдать в эксперименте - такое наблюдение означало бы нарушение закона сохранения энергии... Однако виртуальные частицы нельзя понимать и как некие фикции... - это ... возможные (объективно возможные), еще не «родившиеся» частицы...» [81, с.81].

Всего квантовая механика допускает существование в природе только четырех видов «еще не родившихся частиц» и соответствующих им специфических взаимодействий: сильного, электромагнитного, слабого и гравитационного. С каждым из перечисленных взаимодействий часто принято сопоставлять некую специфическую силу, имеющую особую физическую природу, сопряженную с природой данной «не родившейся» частицы. Таковы вкратце современные представления о взаимодействии и силе.

Из сказанного должно быть совершенно ясно, что без существенных изменений мы не можем использовать ни одно из приведенных определений, Прежде всего необходимо принять во внимание тот факт, что природа располагает веществами различного сорта. Это значит, что должно существовать некое универсальное взаимодействие, без которого порции веществ разного рода не смогли бы удерживаться друг подле друга, образуя ансамбль. Да и сама Вселенная без универсального взаимодействия должна была бы рассыпаться, как карточный домик, на образующие ее разносортные составляющие.

Более того, здесь уместно вспомнить, что взаимодействие призвано реализовать философскую концепцию необходимости парадигмы ОТ, то есть оно ответственно за всеобщую связь и обусловленность явлений, а значит, и за процесс их развития (эволюции). Всеобщая связь на уровне простых явлений может быть обеспечена единственным способом - с помощью универсального взаимодействия, которое объединяет все разносортные вещества Вселенной. При этом простые явления составляют фундамент мироздания. Следовательно, универсальное взаимодействие - это важнейшее, фундаментальнейшее свойство природы. Вместе с тем факт его существования отвергается современной теорией. Эксперименты, в которых с качественной и количественной стороны определяется универсальное взаимодействие, приводятся в работе [21, с.352]. Ниже (см. гл. XX) кратко излагаются некоторые результаты этих экспериментов.

Помимо универсального в природе на уровне простых явлений существует еще и целый класс других взаимодействий; непосредственный опыт говорит о том, что каждому сорту вещества присуще свое особое специфическое взаимодействие. Например, порции электрического вещества способны притягиваться или отталкиваться в зависимости от их знака. Причем специфическое взаимодействие каждого данного рода протекает независимо от всех остальных взаимодействий. Например, не влияют друг на друга специфические кинетическое, тепловое и электрическое взаимодействия. Число таких взаимодействий равно числу простых явлений. В обычных условиях специфические взаимодействия отличаются много большей интенсивностью, чем универсальное, может быть, поэтому последнее так долго дожидалось своего часа.

Согласно парадигме ОТ, взаимодействие есть объективная реальность, за него ответственны свои особые вещество и поведение, то есть явление взаимодействия. Следовательно, на уровне простых явлений тоже должны существовать некие особые явления, вызывающие универсальное и специфические взаимодействия. Очевидно, что связующими явлениями - объектами обмена - между квантами ансамбля не могут служить сами эти кванты. По-видимому, должны иметься какие-то более тонкие структуры, в результате обмена которыми осуществляются обсуждаемые взаимодействия.

Опыт показывает, что для квантов роль более тонких структур выполняют объекты наномира. Например, специфическое взаимодействие между порциями (квантами) электрического вещества обеспечивается так называемым электростатическим полем (электрическим нанополем). Применительно к квантам пространства (мера - масса) аналогичную роль выполняет гравитационное нанополе. Что касается универсального взаимодействия, то его механизм нам пока не известен.

Таким образом, на уровне простых явлений взаимодействие между квантами вещества ансамбля сводится к обмену объектами нанополей. Здесь нам нет надобности вникать в структуру этих объектов. Для нас вполне достаточно знать только то, что нанополя реально существуют и обладают силовыми свойствами. Именно силовые свойства нанополей обеспечивают стремление квантов вещества сближаться и объединяться в ансамбли.

Отсюда можно сделать вывод, что при образовании ансамбля простых явлений универсальное и специфические взаимодействия проявляются одинаково, в форме некоего явления силового взаимодействия, общего для всех перечисленных взаимодействий. В этом смысле силовое взаимодействие тоже можно рассматривать как универсальное.

Следовательно, универсальное силовое взаимодействие определяет стремление порций вещества друг к другу благодаря наличию силы и взаимное сближение этих порций посредством перемещения. Очевидно, что все особенности силового поведения квантов вещества полностью исчерпываются этими двумя признаками - притяжением (или отталкиванием) и сближением (или отдалением), мерами которых служат сила и перемещение. Ничего другого в силовом взаимодействии обнаружить невозможно.

Благодаря взаимодействию отталкивания отдельные порции простого вещества стремятся рассредоточиться и равномерно распределиться в пространстве. Они как бы ищут себе партнеров по притяжению. Противоположное взаимодействие - притяжения - заставляет соседних партнеров сближаться и собираться в особые букеты - ансамбли. Именно поэтому в природе обычно нельзя наблюдать отдельных «холостых» партнеров: все они уже давно слиплись в соответствующие букеты, присоединились к близлежащим ансамблям. Я думаю, что это является одной из причин, которая в течение длительного времени затрудняла правильное угадывание физической картины мира.

У образовавшихся подобным образом ансамблей в общем случае может оказаться нескомпенсированной определенная способность притяжения или отталкивания. В результате происходит образование новых более сложных ансамблей и распад последних на менее сложные. Этот круговорот самопроизвольных превращений вечен, и причина ему одна - наличие силового взаимодействия притяжения и отталкивания. Оно обеспечивает всеобщую связь простых явлений и служит движущей причиной их эволюции. В устройстве окружающего мира природа (и ОТ) уделяет силовому взаимодействию исключительно важную роль. Фундаментальность этой роли подчеркивалась мною неоднократно, с этой целью был даже сформулирован некий всеобщий принцип притяжения и отталкивания [20, с.296; 21, с.31].

Взаимодействие притяжения и отталкивания сопровождается образованием из парена ансамбля простых явлений, или так называемой элементарной частицы материи: совершается первый шаг эволюционного развития вещества и его поведения. Согласно принципу минимальности, этот первый шаг должен заключаться в появлении у вещества самой простой наблюдаемой формы поведения из всех возможных. Очевидно, что поведение притяжения и отталкивания - это единственная наипростейшая наблюдаемая форма поведения, доступная для вещества на второй ступени эволюции. Более простую форму поведения после абсолютного покоя, то есть нулевого поведения, придумать невозможно. Поэтому надо полагать, что таким способом принцип минимальности соблюдается, причем не только для основного явления, но и для явления взаимодействия.

Одновременно для силового взаимодействия соблюдаются также правила своеобразия и вхождения. Будучи наипростейшей среди всех наблюдаемых, изначальной, специфичной для простого уровня эволюции, примитивная форма силового взаимодействия, согласно правилу вхождения, должна быть присуща также всем без исключения более сложным формам. Другими словами, от силового взаимодействия не свободны явления на любом эволюционном уровне развития, кроме парена, который проще ансамбля. Например, силовое взаимодействие проявляется не только между отдельными квантами вещества, но также и между самими элементарными частицами, атомами, молекулами, макро-, мега-, гига- и другими телами, между живыми организмами, обществами, цивилизациями и т.п.

Таким образом, на примере перехода от парена к ансамблю простых явлений нетрудно убедиться, что параллельно с развитием основного явления эволюционирует и его явление взаимодействия. Парен представляет собой совокупность разрозненных пассивных квантов вещества без структуры и поведения. Для него характерно специфическое нулевое взаимодействие. Ансамбли простых явлений - это грозди активных квантов вещества. Спецификой ансамблей служит внезапное появление силового взаимодействия.

В ходе последующей эволюции у каждой новой формы основного явления, согласно правилу своеобразия, скачкообразно возникают свои особые признаки, включая специфические взаимодействия. Но согласно правилу вхождения, каждая данная форма основного явления содержит в себе также все более простые явления совместно с их взаимодействиями, включая нулевое и силовое. Поэтому, например, живые организмы и человеческое общество способны взаимодействовать с себе подобными не только посредством силы. Причем с повышением уровня эволюционного развития основного явления растут число и роль более сложных форм явлений взаимодействия, а роль примитивных нулевого и силового соответственно снижается [ТРП, стр.81-87].

4. Универсальная мера экстенсивности силового взаимодействия,

или перемещение.

Согласно предыдущему, универсальное силовое взаимодействие отличается двумя характерными признаками - притяжением или отталкиванием и сближением или отдалением и поэтому определяется одновременно двумя количественными мерами. Одной из мер - притяжения или отталкивания - служит сила. Мерой сближения или отдаления является перемещение, или пройденный путь dx.

Из этих двух мер, с количественной стороны однозначно определяющих силовое взаимодействие, роль фактора экстенсивности играет величина dx, измеряемая в метрах. Она представляет собой экстенсор, ибо подчиняется, например, правилу аддитивности, суммирования (см. гл. XIV) [ТРП, стр.87].

5. Универсальная мера интенсивности силового взаимодействия, или сила.

Вторая количественная мера - сила - характеризует интенсивность универсального силового взаимодействия; сила измеряется в ньютонах; мы ее будем обозначать Рх . Такого рода величины в термодинамике принято именовать факторами интенсивности, или обобщенными потенциалами, или обобщенными силами. Латинское intensio - напряжение; напряженный, усиленный; в противоположность экстенсивному определяет не количественную, а качественную сторону явления. В работах [20, с.235; 21, с.296] для факторов интенсивности принято сокращенное название «интенсиал». Это слово служит ключевым, его окончание используется для образования терминов применительно к самым различным явлениям, например кинетиал, механиал, электриал и т.д.

Интересно, что вопрос о физическом содержании хорошо всем известного понятия силы с давних времен занимает умы ученых. Отголоски былых горячих споров, иногда доходивших до рукоприкладства, можно встретить в тех дискуссиях, которые не утихают до наших дней при попытках определить смысл силы инерции или центробежной силы. При этом силу-меру иногда отождествляют с той сущностью, мерой которой служит сила, то есть считают, что сила это и есть сама сущность. Другой пример неправильного понимания силы являют собой выражения типа: «сила действует», «под действием силы» и т.п. Я тоже иногда употребляю подобные слова. Однако в таких случаях надо отдавать себе ясный отчет в том, что сила-мера как таковая не способна действовать, ибо мера не вещественна. Действует только силовое вещество, и интенсивность этого действия измеряется в единицах меры-силы.

Теперь должно быть ясно, что сила есть универсальная количественная мера - и только мера! - интенсивности (качества) простого силового поведения вещества, она выполняет роль меры N5 в соотношениях (26) для ансамбля простых явлений. Это поведение заключается в притяжении и отталкивании различных форм явлений. При этом требуется четко различать силу как меру и ту материальную сущность - вещество силового взаимодействия, или нанополе, - которая стоит «за спиной» силы [ТРП, стр.87-88].

6. Универсальная мера силового взаимодействия, или работа.

Зная меры экстенсивности dx и интенсивности Рх простого силового (механического) взаимодействия, нетрудно найти комплексную характеристику, которая с количественной стороны определяла бы это взаимодействие в целом. Очевидно, что ни одна из мер в отдельности не в состоянии отразить сути, а значит, не может служить мерой этого взаимодействия. Здесь нам опять придет на помощь метод эстафеты - передачи в ОТ известных понятий.

Соответствующая комплексная характеристика была известна уже Архимеду, который сформулировал свое знаменитое золотое правило механики. Эта характеристика именуется работой, обозначается через dQx и измеряется в джоулях. Она равна произведению силы Рх (Н) на перемещение dx (м), то есть

dQx = Рх dx Дж (28)

Отсюда видно, что работа есть универсальная мера, так как обе составляющие ее меры - сила и перемещение - тоже универсальны.

Работа представляет собой количественную меру простого силового взаимодействия между ансамблем и квантами, то есть определяет количество воздействия квантов на ансамбль и наоборот. Она может быть как положительной, так и отрицательной: все зависит от направления силы - к ансамблю или от него. При этом образование ансамбля и его распад сопровождаются совершением работ прямо противоположных знаков.

Очень важно подчеркнуть, что работа совершается именно в процессе образования или распада ансамбля, то есть в процессе переноса квантов. При отсутствии перемещения квантов (dx = 0) работы нет (dQx = 0). Следовательно, в готовом и неподвижном ансамбле работа равна нулю, ибо там нет перемещения. В связи с этим уместно вспомнить следующие слова великого Ньютона: «Сила проявляется единственно только в действии и по прекращении действия в теле не остается».

Таким образом, в теле (ансамбле) нет работы, перемещения и силы. Но зато есть явление силового взаимодействия, обеспеченное соответствующим веществом, оно цементирует кванты в единое целое и одновременно берет на себя заботу о том, чтобы при распаде ансамбля вновь совершалась работа. Иными словами, благодаря этому явлению ансамбль вначале как бы аккумулирует внешние воздействия со стороны присоединяющихся квантов вещества. При распаде ансамбля, наоборот, аккумулированные воздействия вновь возвращаются квантам в виде работы противоположного знака. Необходимо с количественной стороны определить это свойство ансамбля, то есть найти соответствующую меру [ТРП, стр.88-89].

7. Мера количества поведения вещества.

Мы убедились, что ансамбль простых явлений формируется в процессе силового поведения квантов, однозначно определяемого работой взаимодействия dQх . Очевидно, что количество поведения, аккумулированного ансамблем, должно быть как-то связано с работой dQx , но как именно, мы пока сказать не можем, это выяснится лишь в ходе последующих рассуждений. Обозначим меру количества поведения вещества ансамбля через U. Эта величина соответствует характеристике N4 в основном уравнении ОТ (14) применительно к ансамблю простых явлений (26), то есть

N4 = U (29)

Таким образом, у нас есть две главные меры, входящие в уравнение (14). Согласно этому уравнению, мера N4 из равенства (29) является функцией экстенсора NI из соотношения (27). Поэтому все интересующие нас сведения о свойствах величины U мы легко можем получить путем анализа основного уравнения, записанного через новые меры (27) и (29). Заранее можно лишь сказать, что мера U, подобно работе, перемещению и силе, должна быть в определенном смысле универсальной.

Подведем некоторые итоги. Определение физического содержания главных количественных мер, входящих в уравнение (26), мы начали с экстенсора N1 , который характеризует количество вещества ансамбля. На второй ступени эволюции таких экстенсоров оказалось несколько, именно l (см. уравнение (27)). Сложнее было с определением меры количества поведения вещества. С целью выяснения смысла меры N4 пришлось рассмотреть механизм силового взаимодействия между квантами вещества в ансамбле и привлечь для этого такое понятие, как универсальная мера количества воздействия, или работа dQx , распадающаяся на экстенсивную dх и интенсивную Рх составляющие. Параллельно были уточнены некоторые формулировки - в этом следует видеть главную пользу от проведенных рассуждений.

Одновременно хорошо высветилось физическое содержание ансамбля простых явлений, или так называемой элементарной частицы материи. Оказалось, что элементарная частица далеко не элементарна: она состоит из большого множества порций (квантов) веществ различного сорта, которые связаны между собой силовым взаимодействием. Этим и объясняются все известные экзотические свойства частиц, не находившие ранее объяснения. Например, данная частица в зависимости от условий может по-разному распадаться на другие частицы, которые, в свою очередь, не являются более элементарными, нежели исходная; при этом исходная частица явно не состоит из частиц, на которые распадается, и т.д. [18, с.56, 434; 19; 21, с.35, 231].

Всю эту экзотику легко понять, если элементарными считать не частицы, а порции веществ, из которых они составлены. Тогда становится ясно, что данную частицу - гроздь квантов - можно разорвать разными способами, при этом ни один из осколков не будет более элементарным, чем другие или даже частица в целом, ибо частица не состоит из осколков, которые внутри ансамбля имели бы вид самостоятельных образований, но все они - и частица и осколки - на равных основаниях построены из многих элементарных порций различных веществ [ТРП, стр.89-90].

Глава VII. Первое начало ОТ.

1. Вывод основного уравнения ОТ для ансамбля простых явлений.

Мы теперь располагаем экстенсорами ? (см. соотношение (27)), играющими роль аргумента N1 в уравнении (14). Этого вполне достаточно, чтобы написать основное уравнение ОТ применительно к ансамблю простых явлений и определить все остальные величины, входящие в уравнения (14) и (15), в частности найти неизвестную меру N4 , обозначенную нами через U (см. выражение (29)). Благодаря этому мы, наконец, сформулируем наиболее общие, универсальные и достоверные количественные принципы, или начала, которые обнаруживаются на первом - начальном - этапе эволюции вещества и его поведения. Таким образом, будет замкнута цепочка дедуктивных рассуждений (2) и завершено построение обещанного выше общего метода дедукции, который берет свое начало от весьма общих философских концепций и затем в ходе рассуждений опускается до уровня числового выражения свойств конкретных явлений.

Мы убедимся, что основное уравнение (14), написанное для ансамбля простых явлений, представляет собой не что иное, как первое начало ОТ. Дальнейшая расшифровка характеристик и связей, содержащихся в первом начале, приведет к формулировке остальных шести начал. На этом завершится построение общего метода дедукции. Разработанный таким способом аппарат ОТ будет использован для изучения отдельных явлений эволюционного ряда (24).

Основное уравнение ОТ применительно к ансамблю простых явлений получается из соотношений (14), (27) и (29). Имеем

U = F(E1 ; E2 ; ... ; Ei) (30)

Мера количества поведения вещества ансамбля U есть однозначная функция всех мер ? количества вещества; число веществ различного сорта, из которых построен ансамбль, равно l . Как уже отмечалось, нам пока известно семь таких разнородных веществ. Вида функции F мы не знаем.

Абсолютные значения многих характеристик явления обычно найти труднее, чем изменения этих характеристик. Поэтому уравнение (30) надо преобразовать таким образом, чтобы в него входили только изменения (разности) соответствующих величин. Для этого достаточно продифференцировать выражение (30).

В соответствии с хорошо известными правилами дифференцирования функции нескольких переменных полное изменение меры U (полный дифференциал dU ) определяется в виде суммы произведений скорости приращения функции с аргументом на приращение этого аргумента, то есть

dU = Дж, (31)

или

dU = Дж, (32)

где Pk = (?U/?Ek)Ein (33)

dQk = PkdEk Дж (34)

Индекс Еin стоящий внизу скобки, говорит о том, что при дифференцировании все остальные экстенсоры, кроме данного, k-того, остаются постоянными (инвариантными).

Равенство (31) в аналитической форме выражает общее дифференциальное уравнение первого начала ОТ. Определенные совокупности найденных величин обозначены буквами ? и Q ; смысл этих символов, как и самого уравнения, включая его размерность, выясняется ниже.

Для большей наглядности свои рассуждения мы нередко будем иллюстрировать самыми простыми примерами, в которых ансамбль состоит всего из двух разнородных веществ, определяемых двумя экстенсорами (l = 2). При этом основные идеи ОТ сохраняют свою силу, но дифференциальные уравнения оказываются наименее громоздкими.

Итак, в частном случае, когда 1 = 2, уравнения (31)-(34) приобретают вид

dU = P1dE1 + P2dE2 Дж, (35)

или

dU = dQ1 + dQ2 Дж, (36)

где P1 = (?U/?E1)E2 ; P2 = (?U/?E2)E1 (37)

dQ1 = P1dE1 ; dQ2 = P2dE2 (38)

Индекс Е2 внизу первой скобки означает, что при дифференцировании меры U по Е1 постоянной считается величина Е2 ; индекс Е1 у второй скобки говорит о постоянстве величины Е1 .

В еще более простом гипотетическом частном случае, если ансамбль содержит только одно вещество (l = 1), то основное дифференциальное уравнение ОТ записывается следующим образом:

dU = PdE Дж (39)

или dU = dQ Дж (40)

где P = dU/dE (41)

dQ = PdE (42)

Мы добились того, что в найденном дифференциальном уравнении первого порядка (31) отсутствует неизвестная функция F . Кроме того, главные количественные меры входят в это уравнение в виде интересующих нас изменений (разностей). Теперь нам предстоит внимательно рассмотреть физический смысл самого уравнения и всех содержащихся в нем характеристик [ТРП, стр.91-93].

2. Виды работы.

В уравнении (31) хорошо нам известными характеристиками являются только экстенсоры Е . Но для одного частного случая - силового взаимодействия - мы знаем также фактор интенсивности, или интенсиал, каковым служит сила Рх . В этом частном случае произведение интенсиала на изменение экстенсора dEx (перемещение dx) равно работе dQx , которая измеряется в джоулях (см. формулу (28)). Следовательно, все остальные слагаемые правой части уравнения (31) также должны представлять собой работы, измеряемые в джоулях. Этот факт отражен в уравнении, записанном в форме (32).

Интересная особенность вопроса заключается в том, что каждая из работ сопряжена со своим специфическим экстенсором, имеющим особую размерность. В любом таком конкретном случае экстенсор «окрашивает» работу в свой специфический «цвет». Например, приходится различать работы кинетическую, механическую, электрическую и т.д. В этом смысле обсуждаемые работы можно рассматривать как специфические.

Вместе с тем любая данная работа в целом есть универсальная мера силового взаимодействия данного вещества с ансамблем, ибо измеряется в одних и тех же единицах - джоулях - и состоит из универсальной меры интенсивности силового взаимодействия, или силы, измеряемой в ньютонах, и универсальной меры экстенсивности силового взаимодействия, или перемещения, измеряемого в метрах. Это дает основание считать работу некоей универсальной мерой количества воздействия на ансамбль. В термодинамике величину dQ часто именуют обобщенной работой.

Здесь мы сталкиваемся с удивительно органичным сочетанием универсального (обобщенного) и специфического (конкретного), одновременно присутствующих в одном из основных понятий теории. Это хорошо перекликается с высказанной ранее идеей о целесообразности и плодотворности синтеза обобщенного и конкретного подходов.

Работа совершается в процессе подвода или отвода от ансамбля определенного количества вещества, мерой которого служит экстенсор dE . Этот подвод или отвод можно рассматривать как некое специфическое воздействие на ансамбль веществом определенного сорта. Следовательно, специфической мерой количества воздействия на ансамбль является изменение экстенсора dE .

Таким образом, изменение количества вещества ансамбля, определяемое экстенсором dE , одновременно сопровождается двумя видами воздействий - специфическим и универсальным. Мерой количества специфического воздействия служит экстенсор dE , а мерой количества универсального - работа dQ .

Нетрудно сообразить, что специфическая мера количества воздействия на ансамбль, или величина dE , одновременно является специфической мерой экстенсивности силового взаимодействия между ансамблем и квантами подводимого или отводимого вещества определенного сорта. Здесь также сталкиваются между собой две противоположные сущности - конкретная и обобщенная, ибо специфическая особенность вещества накладывается на универсальное свойство перемещения: ведь обе величины - dE и dx , - будучи аргументами в основном уравнении ОТ, с равным успехом определяют одну и ту же обобщенную работу dQ (см. формулы (28) и (34)).

Хотя работы, определяемые выражениями (28) и (34), друг другу равны, у них имеется и существенное различие. Разумеется, оно касается только правых частей уравнений, ибо левые тождественны между собой. Имеющееся различие заключается в том, что работа (28) выражена через предельно универсальные характеристики процесса - силу и перемещение, а работа (34) - через специфические характеристики того же процесса. О специфичности экстенсора говорилось уже достаточно, теперь предстоит заняться мерой Р [ТРП, стр.93-95].

3. Специфическая мера интенсивности силового

взаимодействия, или интенсиал.

Очередной важной характеристикой уравнения (31), смысл которой подлежит расшифровке, является величина Р. Как уже упоминалось, в частном случае эта величина представляет собой универсальную меру интенсивности силового взаимодействия, или силу Рх , то есть служит фактором интенсивности, или интенсиалом. Поэтому и во всех остальных случаях величина ? тоже должна выполнять роль интенсиала. Однако применительно к каждому конкретному экстенсору интенсиал приобретает свою специфическую «окраску», включая специфическую размерность, отличную от размерности Рх , и т.д. В этих условиях интенсиал является специфической мерой интенсивности силового взаимодействия между ансамблем и квантами вещества.

Специфичность, в частности, проявляется в том, что данный интенсиал избирательно воздействует только на сопряженное с ним вещество и не влияет на все остальные. Например, электрический потенциал способен воздействовать только на электрический заряд и безразличен к массе. В свою очередь, квадрат скорости воздействует на массу и оставляет в покое электрический заряд.

Следовательно, каждый конкретный интенсиал служит специфическим аналогом силы. Аналогом, но не самой силой, ибо единицей измерения силы является ньютон, а каждый интенсиал, сопряженный с соответствующим веществом, имеет свою собственную специфическую размерность, отличную от размерности силы.

Для каждого конкретного вещества мера ? легко определяется из общего выражения (34), где известны экстенсоры и размерность работы. Например, для упомянутых выше экстенсоров – массы m (кг), объема V (м3) и электрического заряда, или электриора, ? (Кл) интенсиалы имеют следующие размерности:

[Pm] = Дж/кг = (Н?м)/(Н?с2/м) = м2/с2 ;

[Pv] = Дж/м3 = (Н?м)/м3 = Н/м2 ;

[P?] = Дж/Кл = (В?А?с)/Кл = (В?Кл)/Кл = В .

Как видим, интенсиал применительно к массе имеет смысл квадрата скорости (Рm = ?2), применительно к объему - давления (Рv = р) и применительно к электрическому заряду - электрического потенциала (?? = ?). Произведение каждого из этих интенсиалов на изменение сопряженного с ним экстенсора дает соответствующую работу. Со всеми этими частными характеристиками различных явлений мы хорошо знакомы.

Кроме того, ранее мы убедились, что интенсиал Рх определяет силовое поведение вещества в процессе образования или распада ансамбля, то есть является мерой качества поведения вещества ?5 применительно к ансамблю простых явлений. Следовательно, и все остальные частные интенсиалы также являются каждый мерой качества поведения соответствующего вещества. Например, ?2 - это мера качества поведения кинетического вещества, ? - электрического и т.д. [ТРП, стр.95-96].

4. Универсальная мера количества силового поведения ансамбля, или энергия.

Следующей, самой важной характеристикой уравнения (31) служит мера U, играющая роль величины ?4 в уравнениях (14) и (26).

Известно, что у любого правильно составленного уравнения все слагаемые имеют одинаковую размерность. Поэтому мера U тоже должна иметь размерность работы (Дж). Кроме того, мы знаем, что при образовании и распаде ансамбля совершаемая работа каким-то образом аккумулируется ансамблем и затем может вновь проявиться в виде работы. Иными словами, величина U определяет количество силового поведения, заключенного в ансамбле. Перечисленными свойствами обладает хорошо известная мера, именуемая энергией.

Хотя работа и энергия имеют одну и ту же размерность, они по сути дела представляют собой совершенно различные характеристики. Работу можно назвать мерой количества поведения, обусловленного перемещением порций веществ в процессе образования или распада ансамбля; когда процесс прекращается, тогда перемещения нет и работа равна нулю. Энергия - это мера количества поведения, которое накапливается в ансамбле в ходе его образования и совершения работы. Количественная связь между обоими этими видами поведения определяется уравнением (31).

Весьма примечательно - об этом свидетельствует непосредственный опыт, - что аккумулированная энергия обычно сохраняет в ансамбле свою специфическую «окраску», сопряженную с «окраской» совершаемой работы, которая, в свою очередь определяется сортом подводимых или отводимых квантов вещества. Поэтому, как и в случае работы, требуется различать кинетическую, электрическую и другие составляющие энергии; об исключениях из этого правила говорится ниже. Вместе с тем сама по себе мера U обладает предельной универсальностью.

По своей универсальности энергия стоит на одном уровне и органически связана с такими характеристиками, как сила и перемещение. Поэтому сила есть универсальная мера качества поведения вещества, причем поведение проявляется в виде притяжения и отталкивания, а энергия - это универсальная мера количества силового поведения ансамбля, которое проявляется в удержании квантов друг подле друга. Следовательно, меру U можно назвать также энергией связи между квантами, заключенной в ансамбле.

Универсальность понятия энергии обусловлена еще и тем, что оно применимо не только ко всем разнородным простым веществам, но и ко всем без исключения более сложным формам явлений. Это прямо вытекает из правила вхождения, согласно которому всякое сложное явление включает в себя более простые. Поэтому с помощью энергии можно оценивать количество примитивного силового поведения, заключенного в любом сложном явлении, включая общество и т.д. Разумеется, на сложном уровне наряду с силовой явления располагают также возможностями использовать и другие, более совершенные формы поведения, для оценки количества которых впоследствии будет найдена своя особая мера. Что же касается простого уровня, то на нем силовой примитив - это единственно возможный, единственно доступный для явления способ поведения, а энергия - единственная мера, определяющая количество этого поведения.

Весьма важно, что за спиной энергии, как и силы, всегда стоят свои особые вещества, которые цементируют ансамбль в единое целое. Однако энергия-мера и упомянутые вещества суть принципиально различные вещи. Поэтому энергию недопустимо отождествлять ни с веществом, ни с какими бы то ни было иными объектами или понятиями. Согласно ОТ, никакого другого смысла, кроме указанного - быть универсальной мерой количества поведения на уровне ансамбля простых явлений, - энергия не имеет и иметь не может.

В связи с приведенной здесь формулировкой понятия энергии необходимо обратить внимание на то разнообразие во взглядах и определениях, которое господствует в современной науке. Впервые понятие энергии возникло в механике. Намеки на это понятие содержатся уже в комментариях Филопона (VI в.) на труды Аристотеля - речь идет об «импето» [53, с.25]. В XVII в. Гюйгенсом, Лейбницем и другими кинетическая энергия, или «живая сила», была определена как произведение массы на квадрат скорости [53, с.94]; в XIX в. Кориолис исправил это выражение, введя в него множитель, равный одной второй [53, с.95]. Так энергия оказалась связанной с кинетическими представлениями.

Примерно в тот же период формировалось понимание теплоты как движения внутренних частей тел (Бэкон, Кеплер). В частности, в 1752 г. Эйлер писал: «То, что теплота заключается в некотором движении малых частиц тела, теперь уже достаточно ясно» [53, с.168]. Создание Кренигом, Клаузиусом, Максвеллом и другими кинетической теории теплоты [53, с.237] послужило основанием отождествлять энергию с теплотой (через кинетическую энергию молекул).

Далее при анализе законов излучения абсолютно черного тела Планк ввел понятия кванта действия и квантов (порций) энергии, которые излучаются телом в окружающую среду [53, с.338]. Эти порции энергии были затем отождествлены с квантами света, или фотонами. В результате под энергией теперь часто понимают просто фотоны, или так называемое электромагнитное поле.

Таким образом, в ходе исторического развития науки энергия превратилась в одну из наиболее трудно доступных для понимания категорий. Согласно традиционному мышлению, энергия есть одновременно кинетическая энергия, теплота, фотоны (свет), электромагнитные волны; ее принято выражать (а иногда и отождествлять) через массу, считать, что она порождается гравитацией, и т.д. В некоторых из имеющихся определений можно видеть явное отождествление энергии-меры с той сущностью, которую эта мера призвана определять. Нечто похожее мы наблюдали ранее в случае определения понятия силы. Все это, конечно, не способствует выявлению истинного физического смысла понятия энергии.

Теперь должно быть совершенно ясно, что энергия - это универсальная мера (и только мера!) количества простого силового поведения, заключенного в теле. Энергия сопоставляется с работой в уравнении (31) и измеряется в джоулях. Будучи мерой, энергия, как и всякая другая мера, предназначена для подстановки в расчетные формулы; фотоны в формулу не подставишь.

Подведем некоторые итоги. Перед нами стояла задача - определить физический смысл количественных мер, входящих в общее уравнение ансамбля простых явлений (26), и таким образом, избавившись от нулей, придать этому уравнению доступную для практического использования форму. Непосредственно глядя на уравнение (26) и готовый ансамбль, этого сделать было нельзя. Пришлось рассмотреть физический механизм (процесс) образования ансамбля из отдельных порций вещества. Такой подход представляется наиболее простым, наглядным и экономным из всех возможных. В ходе рассуждений логика привела к детальному ознакомлению с особенностями таких понятий, как универсальное и специфические взаимодействия, перемещение, сила и работа. На этом фундаменте с помощью известных экстенсоров (см. формулу (27)) было выведено основное уравнение ОТ для ансамбля простых явлений (31), параллельно был уточнен смысл некоторых из упомянутых понятий, особенно это касается энергии. В результате такие количественные меры уравнения (26), как N4 и N5 , получили для ансамбля простых явлений конкретное выражение и толкование.

Предстоит дальнейшая расшифровка выведенного уравнения (31) и содержащихся в нем связей. Однако теперь в логику рассуждений целесообразно ввести весьма плодотворные понятия и методы, выработанные в течение последнего столетия в термодинамике [ТРП, стр.96-99].

5. Контрольная поверхность, система и окружающая среда.

Анализ уравнения (31) очень сильно облегчается, если ввести такие понятия, как контрольная поверхность, система и окружающая среда. Под контрольной понимается некая замкнутая поверхность, мысленно окружающая данный ансамбль. Понятие контрольной поверхности играет важную роль, поскольку с ее помощью изучаемый ансамбль отделяется от всех остальных ансамблей Вселенной. Разумеется, такое отделение можно совершить только мысленно, ибо в реальных условиях все ансамбли связаны друг с другом веществом взаимодействия.

В термодинамике данный ансамбль, ограниченный контрольной поверхностью, принято называть системой, или телом, а все, что находится за пределами контрольной поверхности, - окружающей средой. Изучая систему, мы вправе не интересоваться свойствами окружающей среды. Окружающая среда должна волновать нас только в той мере, в какой она служит источником специфических и универсальных воздействий на систему. Такой подход к изучению ансамбля очень плодотворен, поэтому мы будем широко использовать его в дальнейшем.