1
4313
Газета Наука Печатная версия

25.09.2013 00:01:00

Законы технической реальности

От физики через биологию – к сообществам искусственных изделий

Борис Кудрин

Об авторе: Борис Иванович Кудрин – доктор технических наук, профессор.

Тэги: физика, биология

Статья подготовлена на основе доклада, прочитанного автором 8 августа 2013 года на секции «Философия технологии» (Philosophy of technology) на XXIII Всемирном философском конгрессе в Афинах (Греция, 4–10 августа 2013 года).

физика, биология Что здесь считать живой природой – еще большой вопрос. Фото Андрея Ваганова

В далеком уже 1967 году, занимаясь планированием ремонта электродвигателей на одном очень крупном металлургическом комбинате, я обнаружил поразительную закономерность: устойчивость самой структуры (списка, если говорить грубо) двигателей, требовавших ремонта. В дальнейшем эта закономерность была подтверждена не только для конкретных электродвигателей конкретного предприятия, но и для огромного количества любых других сообществ технических изделий. Удалось найти и соответствующее математическое описание этих сообществ технического.
Пять пунктов технетики
То есть от изучения отдельных артефактов был осуществлен переход к сообществам технических изделий, названных мною техноценозами (по аналогии с биоценозами). В 1973 году этот феномен был зарегистрирован как открытие – «Явление инвариантности структуры множества технических изделий, образующих техноценозы». К 1976 году были сформулированы основы технетики – науки о технической реальности, введены в русский язык понятия и законы появления и развития технического, доказана объективность техноэволюции. Техническое, теперь уже как философское понятие, вело себя как некое сообщество, пронизанное некими слабыми связями. Остановимся кратко на основных этапах этой техноэволюции.
Я исходил из очевидного факта: физическое породило биологическое; биологическое – материальное техническое, которое, в свою очередь, стало основой информационной и социальной идеальных реальностей.
Античность предполагала единство происхождения и единство законов Природы. Из мертвой неживой природы, описываемой физикой, Анаксимандр (610 – ок. 540 до н.э.) выделил органическое живое, составившее основу биологии как совокупности наук о живой природе.
Возникновение технического маркируется точкой в 5 млн. лет тому назад, когда человек стал делать, подобно животным, приспособления и устройства (чоппер, например), произносить осмысленные звуки. Но мы обратимся к Ноmo habilis («человеку умелому»), который уже 2,5 млн. лет назад изготовлял около 70 видов изделий, называемых орудийной техникой. Он различал скребки, наковальни, шила, нити, создавая на месте поселения размером с однокомнатную квартиру первые техноценозы.
Нabilis различал технику, используемую для изготовления других артефактов, освоил технологию (до 300 ударов требовалось кроманьонцу, чтобы изготовить каменный нож), умел выбирать материал, получал готовую продукцию, оставляя после себя невредные отходы. Человек умелый освоил даже стандартизацию, использовал рычаг Архимеда. Таким образом уже тогда имелись все пять сущностей, которые и сформировали ядро современной технетики как науки: техника, технология, материал, продукция, отходы.
На первую-вторую – рассчитайсь!
Научное описание технического связано с именами Галилео Галилея, Исаака Ньютона, Джеймса Максвелла. На основании законов, открытых ими, была сформулирована первая научная картина мира, ставшая основой всех без малого 1000 технических наук и всей практической деятельности человека. Эти законы действуют не только в физике, но и в биологии: белый медведь крупнее гризли, потому что вес растет пропорционально кубу объема, а термодинамическое тепловыделение – пропорционально квадрату поверхности.
Первая картина мира дает набор законов и формул, позволяющих рассчитать однозначно любое техническое изделие (объект). Например, один из 200 запроектированных мною крупных объектов представляет собою цех, где размещается состав из 60 груженых вагонов, подлежащих опорожнению.
Принципиально, что однозначность законов первой научной картины мира не позволяет создать два совершенно одинаковых изделия. Это общий закон Природы, накладывающий ограничения на все материальные и идеальные реальности. Автомобили одного вида, биологические человеческие близнецы, поведение одной и той же группы людей в одних и тех же, казалось бы, внешних условиях – всегда характеризуются присутствием отличий.
Эти неустранимые различия в пределе подчиняются нормальному закону распределения, который имеет математическое ожидание (наличие среднего) и конечную ошибку (дисперсию). Нормальный закон второй, вероятно-статистической, картины мира позволяет предсказать период полураспада радиоактивных элементов; массово шить обувь и одежду, не замеряя параметры конкретного человека.
Природа в конце XIX века подсказала, что классификации отдельных видов растений и животных, осуществленной великим шведским естествоиспытателем Карлом Линнеем в середине XVIII века, недостаточно. И вот немецкий математик и механик Август Мебиус вводит понятие «биоценоз» (опушка леса, старица; навоз, исследованный Фабром); русский ботаник Владимир Сукачев – понятие «биогеоценоз». Биоценоз представляет собой сообщество штук-особей разных видов. Обращаясь к более крупным биологическим образованиям, английский ботаник Артур Тенсли предлагает понятие «экосистема», относя к сообществам-ценозам саванну, тайгу, океан...
Цена ценоза
Ценоз – не система, поскольку между элементами разных видов существуют слабые, корреляционно незначимые связи и слабые взаимодействия. Ценоз, физически дискретно, невозможно выделить, как любой другой артефакт. Ценоз характеризуется неопределенностью границ, его невозможно строго зафиксировать, точно измерить количеством штук-особей, его образующих. Еще Аристотель заметил (на что обратил мое внимание российский академик Абдусалам Гусейнов), что ограда – это еще не город. Да и у опушки леса, предприятия, здания границы неопределенны, а лишь конвенционны.
Любой физический, биологический, технический, информационный и социальный ценоз определяется одномоментно, когда выделяются семейство и объект. Например, образцы месторождений; исследованные мною птицы хребта Хамар-Дабан; электрогенераторы и Минэнерго; Пушкин и словоупотребление; университет и департамент образования. Здесь обязательна видовая классификация каждой особи-штуки-изделия.
Поэтому ценоз для своего описания потребовал определенного математического аппарата, строго восходящего к понятию Колмогоровской сложности и утверждающего фундаментальность структуры ценоза. Этот математический аппарат мы называем гиперболическим, или Н-распределением (читается – «аш-распределение» от Hiperbolae).
Фундаментальность Н-распределения отражает предложенную мною третью научную картину мира, где отсутствует математическое ожидание (неприменимо понятие «среднее»), а дисперсия стремится к бесконечности (ошибка определения параметра в точке сколь угодно велика). Существует и доказательство гармоничности Н-распределения, где 5–10% редких особей (изделий, артефактов) образуют уникальную, так называемую ноеву касту, а несколько видов – относятся к массовым, саранчевым кастам.
Информационный отбор в чистом виде.	Фото Андрея Ваганова
Информационный отбор в чистом виде.    Фото Андрея Ваганова
Всеобщность и фундаментальность Н-распределения подтверждена, в частности, распределением галактик по массе (распределение Хольцмарка); распределением встречаемости месторождений Земли (по Ферсману); интегральным распределением малых космических тел по массе различается на 1030, где гипербола представима лишь в логарифмическом масштабе (как прямая). Эти 30 порядков характеризуют и распределение организмов. Само же Н-распределение проверено на животных и растениях всех континентов Земли.
Структура технических ценозов с 1967 по 2003 год (когда Высшая аттестационная комиссия России признала ценологическое направление как новое) проверена на 1000 выборок, охватывающих 2,5 млн. штук-особей изделий разных видов.
Наиболее полно с начала ХХ века исследовались информационные ценозы – цитируемость, сами тексты: от Библии до парламентских текстов и классических литературных произведений (нами, в частности, исследован «Евгений Онегин» А.С. Пушкина; как и следовало ожидать, частота распределения слов в «Онегине» идеально соответствует Н-распределению). Н-распределение структуры социоценозов по доходам, образованию, инвестиционной доступности связывают с конца XIX века с именем Парето (сейчас экономисты чаще говорят о Лоренце и Джини).
Ценологическая теория утверждает, что 10% самых богатых не должны быть богаче 10% самых бедных более чем в 10 раз. Это соотношение соблюдается для скандинавских стран и ряда развитых. Соотношение нарушается, в частности, в России и для семимиллиардного человечества всей Земли.
Техническая форма жизни
Проиллюстрировав на примерах общность математической модели ценозов любой природы, вернемся к технической реальности. Она по сравнению с временами гоминидов сегодня может быть представлена техническим мертвым (локально не противодействующими второму закону термодинамики) – лопата, редуктор и проч.; технически живым – овечка Долли, генно-модифицированные продукты; технетическим, противодействующим второму закону термодинамики. Технетическое требует для своего функционирования материального, энергетического, менеджерского сопровождения. Человек ныне окружен артефактами, сделанными машинами, которые, в свою очередь, также делают машины.
Обращаясь к трем научным картинам мира, подчеркнем еще раз, что ни один ценоз исчерпывающе не описывается. Всегда находятся показатели, изменяющие представления о ценозе в целом.
В третьей научной картине мира, о которой я говорю, существенно меняется применение информации. Физический мир использует информацию, но нигде нельзя прочитать, что было и что будет. Каждый раз осуществляется некоторый энергетический отбор (описываемый вариационными принципами механики). Мах и Авенариус ввели этот феномен в философию как принцип экономии мышления. Биология научилась «записывать» двадцатью буквами-аминокислотами все живые организмы и воспроизводить в фенотипе заданный генотип. Сам же процесс биоэволюции, по Дарвину, определяется естественным отбором.
Принципиально, что ускоренная эволюция технического, приведшая к индустриализации, объясняется прежде всего тем, что в 1875 и 1881 годах были приняты соответственно Метрическая система и Система электрических единиц, единые для всего грамотного мира. Также были приняты условные обозначения, позволяющие читать чертежи как на любое техническое изделие, так и на объекты капитального строительства, включая инфраструктурные. Другими словами, язык технического общения стал единым и независимым от 20 букв алфавита национального языка.
Вспоминая, что биологическое породило техническое, используем формулировку Дарвина в изложении Берга для формирования информационного отбора, определяющего техноэволюцию и являющегося основным ее законом: любой документ изменяется; изделий-штук-особей изготавливается больше, чем есть свободных экологических ниш; реализованное ведет борьбу за существование, формируя мнение о виде в целом. Это мнение о виде, существующее до поры до времени как незакрепленная информация, в итоге документируется и превращается в программу, служащую для очередного цикла техноэволюции.
Несомненно, что в информценозах осуществляется документальный отбор, а в социоценозах – интеллектуальный. Но, размышляя над этим, мне не удалось пока сформулировать ни закон документального отбора, ни закон отбора интеллектуального.
Первая точка техноэволюции – инновационная часть. Начало – рождение идеи (вспомним Платона). Идея полета была известна Дедалу и Икару. Но вот самолет Можайского не полетел, потому что контр-адмиралу не хватило знаний. То есть для следующего шага вперед, согласно законам технетики, нужен любознательный информированный человек. Такой, как Гудиер, например, открывший миру способ вулканизации каучука; как братья Райт, у которых оказались знания, позволившие взять планер Лилиенталя, винт Леонардо да Винчи, бензиновый мотор Форда. Или Рентген, поместивший свою руку под поток лучей, оставивших скелет кисти на фотопластинке.
Далее идея реализуется в цикле научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР). Каждая НИОКР имеет свои особенности при изготовлении техники, разработке технологии, применении материала, получении готового продукта с неизбежными отходами, сбросами, выбросами. Это все требует наладки. Еще Карл Маркс справедливо замечал, что чем сложнее машина, тем больше она требует умения и затрат.
Вторая точка – инвестиционное проектирование. Оно заключается в том, что из изготовленных изделий и материалов осуществляется проектирование предприятий, городов, любых объектов – так называемое капитальное строительство. Образовавшийся технический ценоз как множество изделий (Магнитогорский комбинат – 1011 штук-особей оборудования) оценивает каждую «особь» в процессе эксплуатации, составляя мнение об изготовленном и о ценозе в целом.
Третья точка – оценка изделия и ценоза в целом. И эта оценка материализуется разработкой директивного документа – планом продолжения выпуска или капитального строительства нового, закрытием производства или предложением о его модернизации или о необходимости новой идеи.
Можно отметить, что эти точки техноэволюции в традиционных терминах называют машиностроением; строительством и эксплуатацией; планированием инноваций и инвестиций.
В заключение приведем очень любопытный ряд. Из 10 более или менее стабильных элементарных частиц, возникших в результате Большого взрыва, Природа создала 102 химических элементов, чтобы на Земле из них создать 104 минералов – месторождений; 108 видов биологических существ; 1016 видов технического (появление очередного Карла Линнея, способного создать перечень технических видов и их классифицировать, уже нельзя ожидать). Наконец, я говорю о 1032 единицах информации, к которым устремлена информационная емкость Всемирной паутины и 1064 единиц социального.
Этот ряд дает основания предположить, что ноосфера Вернадского остается голубой мечтой человечества.
Итак, техническая реальность развивается объективно и по своим законам, которые находятся в рамках общего ценологического устройства Природы. Вопрос о возможности остановить научно-технический прогресс мною отвергается.   

Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Вам необходимо Войти или Зарегистрироваться

комментарии(1)


Pavel Zak Zakharov 12:41 02.10.2013

"... ускоренная эволюция технического, приведшая к индустриализации, объясняется прежде всего тем, что в 1875 и 1881 годах были приняты соответственно Метрическая система и Система электрических единиц, единые для всего грамотного мира. Также были приняты условные обозначения, позволяющие читать чертежи как на любое техническое изделие, так и на объекты капитального строительства..." ??? Ускорение эволюции техники было всегда, а не только после принятия Метрической системы и Системы электрических единиц! Уже следующее орудие труда, пусть даже и примитивное с нашнй точки зрения, было сделано немного быстрее с помощью первого. Так процесс создания орудий пошел по нарастающей... Далее: "Несомненно, что в информценозах осуществляется документальный отбор, а в социоценозах – интеллектуальный. Но, размышляя над этим, мне не удалось пока сформулировать ни закон документального отбора, ни закон отбора интеллектуального" Ну ведь так много написано о дарвиновском отборе написано, о синтетической теории эволюции (Дарвин + гены) и т. д., а законы почему-то не удается сформулировать!?



Комментарии отключены - материал старше 3 дней

Читайте также


Хочу жить вот сюда

Хочу жить вот сюда

Рассказы о будущем, Женской Логике, Совести Политика и других редких существах

0
763
Информацию закодируют в ДНК и отправят на Луну

Информацию закодируют в ДНК и отправят на Луну

0
2441
Лазер порождает долгоживущие микрообъекты

Лазер порождает долгоживущие микрообъекты

0
1535
Генетики вычислили предков швабов

Генетики вычислили предков швабов

Игорь Лалаянц

Юстинианову чуму уже не винят в смерти людей из древнего захоронения

0
1722

Другие новости

Загрузка...
24smi.org