Техносфера как высший уровень организации живой материи

Техносфера как надсистема. Мы рассмотрели почти все уровни организации неживой материи. Это элементарные частицы, атомы, молекулы и кооперативные состояния. Каждый уровень «вложен» в последующий; каждый последующий - надсистема по отношению к более «элементарным», со своим системным качеством. Завершает эту иерархию техносфера -сверхсистема из технических устройств и технологий. Своего рода очень упорядоченная система из хорошо упорядоченной материи. Основные процессы в техносфере - тесно связанные преобразования вещества, энергии и информации, скомпонованные в сложнейшие комплексы. Это чисто природные явления. Но техносфера от начала до конца создана и совершенствуется человеком. Ведущий мотив - удовлетворение своих материальных, познавательных и творческих потребностей. Этот факт предопределяет её социальную значимость. Техносфера есть новая среда нашего обитания. Без неё человечество в его нынешнем качестве на планете Земля не выживет. Предельная сложность техносферы и её неотвратимость составляют основу трактовки этой надсистемы как высшего уровня организации неживой материи. Являясь творением ума и рук человеческих, техносфера эволюционирует как природная система. Надсистема это открытая, очень далекая от равновесия.

Как самостоятельная сущность, техносфера развивается по своим объективным законам, предопределенным природой. Научное управление её развитием возможно только на основе этих законов. Технику создают люди, и в этом плане развитие отдельных технических отраслей зависит от субъективного опыта. Но само развитие социума, вбирая в себя субъективные действия огромного количества человеческих личностей, происходит по статистическим законам эволюции, частью которых являются и закономерности техноэволюции. Жизнеспособными оказываются те технические творения, развитие которых соответствует объективным законам эволюции.

Формирование и структура техносферы. Наши биологические и социальные потребности появились очень давно. Они и спровоцировали появление техники. Стартовым этапом принято считать появление специализированных орудий для охоты, труда и войн [41]. Отбор и дальнейшая специализация со временем превратили простейшие орудия в сложные технические объекты, в которых наметилось функциональное разделение элементов. Существенно, что в любой отрасли техники на определенной стадии её развития появились технические систем (ТС). Все системы неприродного происхождения создаются для выполнения полезных функций. Любая система, как отмечено во Введении, характеризуется минимально необходимым набором признаков: функциональностью, упорядоченной структурой, внутрисистемными связями, открытостью (внешними связями). Все это вместе порождает системное качество. Элементарной ячейкой, модулем техносферы служит именно техническая система. Её отличие от простейших технических объектов состоит в способности некоторое время работать самостоятельно. Для этого в структуре ТС обязательно наличие четырех функциональных подсистем:

  • - рабочий орган, непосредственно контактирующий с изделием;
  • - материальные каналы передачи энергии, вещества и информации («трансмиссии»);
  • - силовые устройства, обеспечивающие продвижение энергии, вещества и информации («силовики»);
  • - орган управления («технический менеджер»).

Это обязательный набор для любых ТС. В реальных могут присутствовать и другие подсистемы, обеспечивающие удобства работы, дизайн и др.

Для наглядности в таблице представлены две типичных ТС и их обязательные подсистемы.

ТС подсистема

Современная стиральная машина

Электрический светильник с люминесцентными лампами

рабочий орган

моющий раствор

свет

«трансмиссии»

трубки для подвода воды и порошка, электрические провода

газ в колбах, провода, контакты

«силовики»

активатор, электродвигатель

электрическое напряжение

орган управления

программные средства, устройства автоматики

управляемый выключатель, стартер, дроссель

системное качество (ГПФ)

отделение грязи от изделия_____________

устойчивый и безопасный поток света

Наряду с главной полезной функцией (ГПФ) техническая система может иметь и другие: так, светильник может служить украшением помещения, а может стать причиной пожара.

Технические системы входят как элементы в разные надсистемы. Структура техносферы иерархична: в ней множество подчиненных и соподчиненных систем различного уровня. Исторически сложившаяся иерархичность техносферы предполагает наличие многочисленных вертикальных и горизонтальных связей. Такое построение очень характерно для систем высокой сложности, в том числе и систем образования. Иных построений, обеспечивающих эффективность, надежность и устойчивость систем, люди пока не придумали. Наряду с преимуществами иерархия несет в себе и нежелательные особенности. Первая из них - сильное влияние верхних уровней на нижние. Так, технические системы для обработки почвы «диктуют» создание ровных полей. Это экономически выгодно, но уничтожает красоту ландшафта и усиливает ветровую эрозию почв. Второй пример - дороги. Они есть продукт многовекового диктата колеса как рабочего органа «экипажей», будь то колесница или электровоз. Распространение диктата технической системы на объект её воздействия, то есть на изделие, есть признак низкого уровня техники и некорректных стратегий, реализуемых под давлением узкоспециальных отраслей. Форма и режимы работы рабочего органа системы должны определяться прежде всего изделием. Реализация этого приоритета возможна только на основе качественно новых результатов естественных наук.

Задание. Интересно рассмотреть вопрос об иерархии применительно к системе образования. Кто есть «изделие»? Где аналог рабочего органа? И как влияет на них диктат верхних уровней? И каков в этой связи уровень образовательных структур? Это очень интересная тема для семинара или серии самостоятельных работ. Ведь и образование, как и экономика, и техносфера - очень сложные и, следовательно, иерархичные системы.

Законы развития технических систем. В развитии всех отраслей техносферы обязательно был ключевой момент - появление технических систем. Их роль аналогична роли живой клетки в биосфере. Из клеток состоят все высшие биообъекты. Сама клетка состоит из воды и макромолекул. Уникальность роли клеток определяется их способностью к воспроизводству себе подобных, с наследование природных и благоприобретенных свойств. С техническими системами та же ситуация. Создаются они из узлов, деталей, веществ и полей. У них есть предрасположенность к развитию с сохранением и усилением полезных функций. Эволюция всей техносферы идет через развитие технических систем, тех «элементарных кирпичиков», которые способны к самостоятельной реализации полезных функций. Мысль о существовании объективных тенденций и закономерностей в развитии технических систем вперКонцепции научного познания вые сформулирована автором [1] в 1956 г. Эти законы были выявлены при анализе патентных фондов, в которых сосредоточена сжатая и новая на момент своего появления информация обо всех продвижениях в эволюции технических систем. Научное обоснование изложено в [1], версия для нетехнических специальностей в [11].

Часть из них носит общесистемный характер: выявленные впервые как технические, они оказались вполне справедливыми для систем любого происхождения. Это стремление к идеальности, требование полноты частей системы, динамизация систем, неравномерность развития частей системы, закон энергетической и информационной проводимости, закон перехода в надсистему. Второй блок - пока что чисто технический - использование вещественно-полевых ресурсов, согласование ритмики, переход с макро- на микроуровень, веполи-зация технических систем. Этот блок, скорее всего, так же есть «проекция на технику» более общих законов развития систем, поиск которых интенсивно идет сейчас.

Для курса КСЕ существенно следующее:

  • • все выявленные законы развития технических систем (ЗРТС) носят статистический характер, как и положено природным явлениям. Вероятностная природа техносферной стрелы времени подтверждается наличием в ней и тупиков, и решений, опережающих текущее время;
  • • массовое появление технических систем в ведущих отраслях техносферы по времени явно коррелирует с осознанием очередных естественнонаучных картин мира. Этот факт мы обсуждали в разделах о влиянии МКМ и ЭКМ на развитие цивилизации;
  • • развитие технических систем идет через преодоление противоречий. В теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) ключевыми служат понятия технического противоречия (Г. Алышуллер, 1956 г.) и физического противоречия (Ю. Горин, 1973 г.). Суть технических противоречий (ТП) состоит в «перенапряжении» внутрисистемных связей при попытке улучшить характеристики одной из частей системы. Например, при попытках увеличить интенсивность света, излучаемого нагретыми телами (лампы накаливания), мы упираемся в проблему перегрева. Генетически ТП есть проявление закона неравномерного развития частей системы. В глубине каждого ТП всегда лежит физическое противоречие (ФП). Его суть в том, что для идеальной реализации внутрисистемных связей требуется, чтобы одно и то же вещество находилось бы во взаимоисключающих физических состояниях. Так, для того чтобы ярко светить, источник света должен быть очень горячим; для того чтобы не переводить зря энергию в тепло, светящийся элемент должен быть холодным. Осознание этого ФП в свое время привело к созданию люминесцентных ламп.

Отмеченные особенности значимы тем, что они служат прототипами для изучения развития систем нетехнического происхождения. Там также действуют системные законы развития. Должны быть противоречия, связанные с перенапряжением внутрисистемных связей. Есть и функциональные противоречия, связанные с необходимостью пребывания одной части системы в двух противоположных состояниях. Объективные законы развития свойственны и элементам системы образования. Свод законов пока что только просвечивает, но очевидно, что попытки в подсистеме контроля ввести единые критерии противоречат общесистемному закону динамизации систем. В экономике этот закон проявляется как требование диверсификации. Во всяком случае, аналоги технических и физических противоречий четко просматриваются в действующей системе образования.

Применительно же к техносфере законы развития технических систем работают как при создании принципиально новой техники, так и при совершенствовании существующей. Науку интересуют знания, технологии - только результат. С научной точки зрения электроскоп Рихмана и современный коллайдер - это технические средства одного ранга: они предназначены для исследования свойств материи. Электроскоп сыграл свою роль в создании научных основ электротехники; коллайдер тоже может стать родоначальником адКонцепции научного познания ронной энергетики. Создатели новой техники всегда опирались на новые знания, добытые естествоиспытателями. Именно новые знания позволяли преодолевать «непреодолимые» физические противоречия. Изучение люминесценции и люминофоров дали возможность создать источники света, которые светят, но не греют. Но для того, чтобы применить люминофоры, нужно было осознать физические пределы «горячих» источников. Так же обстоит дело и с совершенствованием существующей техники. Здесь законы развития помогают определить направление поиска, сразу же отсекая тупиковые пути. Конкретные же технические решения, преодолевающие противоречия, базируются на использовании известных естественнонаучных результатов - тех, что изложены в учебниках и монографиях по физике, химии, биологии.

Техносфера есть хорошо организованная человеком совокупность природных явлений. Взаимодействие электронов и атомных ядер дает устойчивые системы - атомы. В них корпускулы вещества (В) связаны друг с другом электромагнитным полем (П). Атомы можно мыслить как элементарные «ве-поли». Макросистемы из веполей - макротела; взаимодействуют они также через поля. Следовательно, макротела на кооперативном уровне организации материи - это макровеполи. В техносфере это материалы, состоящие из веществ. Из материалов мы создаем детали, узлы; из них конструируются технические системы. Иерархическое сообщество технических систем образуют машины, агрегаты, подотрасли и отрасли техносферы. Как и положено по природе, в сообществах действуют статистические закономерности. Эволюция техники, от простейших веществ до могучей сверхсистемы, удивительно напоминает эволюцию живого - от синтеза макромолекул до становления разума. Те же «вложенные» уровни структур и процессов, те же новые качества на каждом системном уровне, и тот же результат. Две сверхсистемы - биосфера и техносфера. Различие одно - техносферу создал разум, а сам разум возник как результат природной эволюции живой материи.

Уровни организации неживой материи есть отражение в нашем сознании факта эволюционного усложнения структур и процессов. Это природный процесс, имеющий свое начало (Большой взрыв). Будет ли конец? Этого пока никто не знает. Если не будет самого времени, как можно зафиксировать финал? Для выхода из этого «тупика» природа создала живую материю.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >