CC BY
95
раздел ГЕОГРАФИЯ
УДК 908
О МЕТОДОЛОГИЧЕСКОМ ЗНАЧЕНИИ ПРИНЦИПА СИММЕТРИИ В ЛАНДШАФТОВЕДЕНИИ
© Э. М. Галеева
Башкирский государственный университет Россия, Республика Башкортостан, г. Уфа, 450074, Ул. Фрунзе,32.
Тел./факс: +7 (34 7) 273 6 7 78.
В статье обосновывается применение принципа симметрии при анализе геосистем. Рассмотрено соотношение понятий «асимметрия» и «диссимметрия» в географии. Показана возможность выделения вещественных элементов симметрии.
Ключевые слова: ландшафт, геосистема, симметрия, асимметрия.
Анализ специальной литературы [1-4] показывает, что к использованию универсальных принципов симметрии в географии, и особенно в ланд-шафтоведении, существует устойчивый растущий интерес. На пути внедрения идей теории симметрии в ландшафтоведении достигнуты определенные успехи. Наряду с этим некоторые аспекты этой проблемы остаются мало разработанными, дискуссионными. Прежде всего, это вопрос о методологическом значении принципа симметрии в географических исследованиях.
Основы современного учения о симметрии заложены на рубеже XX века трудами французского ученого П. Кюри и нашего соотечественника В. И. Вернадского. До этого симметрия рассматривалась как качество объектов, характеризующее определенную соразмерность и упорядоченность их частей, их правильное ритмичное чередование, наличие равенства, зеркального повторения или подобия этих частей. Нарушение симметрии, то есть асимметрия объектов, не увязывалось с закономерностями их существования, функционирования и развития, а скорее трактовалось как некое случайное свойство объекта.
П. Кюре совершенно по-новому сформировал понятие о симметрии, а В. И. Вернадский в своих трудах всесторонне развил и конкретизировал представление о симметрии как важнейшем принципе строения природы. Он писал: «В науках о природе симметрия есть выражение геометрических пространственных правильностей, эмпирически наблюдаемых в природных телах (и явлениях). Эти правильности более глубоки, чем физические и химические явления, в которых они проявляются. Законы симметрии - это геометрическая основа всех природных физико-химических пространств» [5, с. 21].
Учение о симметрии фактически основано на трех положениях, которые В. И. Вернадский назвал принципами Кюри. Их можно кратко сформировать в следующем виде.
1. Симметрия - необособленное свойство отдельных тел и фигур, а интегральное отражение состояние пространства, которое занимают данные тела и которое их окружает. Иначе говоря, симмет-
рия свойственна всем без исключения физическим телам и явлениям, выражающаяся в них по-разному, но всегда присутствуя в них. Этот принцип универсальности симметрии, в частности, означает, что и ландшафты - основной объект комплексных физико-географических исследований - всегда обладают той или иной симметрией.
2. Все нарушения кого-либо объекта, которые П. Кюри назвал диссимметрией (то есть исчезнувшей симметрией), есть следствие взаимодействия собственной симметрии данного объекта с симметрией окружающей его среды, которая порождает в этом объекте вынужденную симметрию, предстающую как нарушение симметрии, т. е. асимметрия. Этот принцип вынужденности симметрии, в частности, означает, что изучение асимметрии ландшафтов есть способ выявления факторов и механизмов, обуславливающих формирование этих ландшафтов.
3. Именно диссимметрия «творит явления», так как нарушение симметрии в объекте есть способ его выживания в изменяющейся окружающей среде, или иначе говоря, способ динамического «подстраивания» структуры объекта к структуре среды. Этот принцип динамичности симметрии означает, что анализ динамического единства симметрии и диссимметрии (асимметрии) объектов, а главное, анализ характера и степени проявления этих качеств в объекте в ходе времени - ключ к познанию закономерностей строения, функционирования и развития всех природных объектов, включая такие сложные из них, как ландшафт. [4]
П. Кюри, рассматривая симметрию как состояние пространства, считал, что для познания причин возникновения симметрии необходимо учитывать: а) состояние и строение среды; б) движение изучаемого объекта относительно формирующей его среды; в) воздействие на объект других физических факторов. Все эти требования [6] являются простыми, но весьма конструктивными правилами глубокого анализа любого сложного объекта, в том числе и ландшафтных систем.
Универсальность проявлений симметрии делает это понятие фундаментальной философской категорией и позволяет увязывать его с другими
Вестник Башкирского университета. 2007. Т.12, №4
49
аналогичными категориями. Так, понятие симметрии прямо соотносится с понятием структуры (объектов, систем, явлений и др.), выступая в виде совокупности свойств их геометрической упорядоченности, устойчиво (инвариантно) сохраняющихся на фоне идущих в объекте и окружающей его среде физических преобразований [3]. Также прямо понятие симметрии соотносится с понятием взаимодействия (объекта с окружающей средой). При этом полная симметрия объекта отражает факт статического равновесного взаимодействия, неполная симметрия - динамическое равновесное взаимодействие, а возникновение в объекте асимметричных свойств служит индикатором неравновес-ности взаимодействия. Через понятия структуры и взаимодействия представление о симметрии легко увязывается со всем понятийным аппаратом физического и системного подходов к изучению объектов, открывая тем самым широкие возможности для междисциплинарных исследований любых сложных объектов, включая ландшафты.
Важное качество симметрии - огромное разнообразие ее проявлений. Оно выражается в широком спектре видов симметрии. Кроме классической, или зеркальной симметрии, выделяют множество других видов - подобия, цветную, криволинейную, трансляционную и др. Все эти виды симметрии, в сущности говоря, есть различные способы выявления, описания и объяснения тех устойчивых геометрических правильностей в структуре объектов, которые не обнаруживаются в них при поиске правильностей с помощью классических представлений, а на самом деле объективно характеризуют определенные инвариантные качества этих объектов.
Причина разнообразных проявлений симметрии состоит в многочисленности факторов, воздействующих на объекты и формирующих их, причем разнообразие тем значительнее, чем сложнее изучаемый объект. С этим связан тот факт, что характеристика симметрии любого объекта, во-первых, всегда относительна, ибо представление о ней зависит от того, какие стороны структуры объекта изучаются, а во-вторых, всегда приближенна, то есть она не реализована в объекте полностью и отличается в той или иной степени от идеальной, так как все объекты находятся в постоянном изменении и становлении.
Таким образом, с одной стороны, универсальность проявления симметрии, а с другой - её относительность и приближенность позволяют с помощью симметрийных представлений выявлять и объяснять закономерные и устойчивые правильности в структуре и функционировании объектов любой степени сложности. Эти обстоятельства потенциально делают представление о симметрии весьма эффективным инструментом анализа таких сложных систем, как современный ландшафт. В этом и
заключается важное методологическое значение принципа симметрии в географии и, в частности в ландшафтоведении.
Другим дискуссионным моментом остается вопрос о соотношении понятий «симметрия», «дис-симметрия», «асимметрия».
Напомним общеупотребительное словарное определение этих терминов: «симметрия - соразмерность, пропорциональность в расположении частей чего-либо», «асимметрия - отсутствие или нарушение симметрии». Определений «диссиммет-рии» в словарях и энциклопедических справочниках нет - это понятие является узко специальным. Однако, с учетом частицы «дис», означающей нарушение, расстройство, утрату чего-либо, можно понять, что диссимметрия, как и асимметрия, есть нарушение симметрии.
Некоторые исследователи активно выступают за запрет использования термина «асимметрия»: «По случайному недосмотру или ошибке в русской географии объекты с нарушением до сих пор называют асимметричными. Из принципа Кюри следует, что асимметричными или несимметричными следует называть только такие объекты, у которых нет ни одного элемента симметрии, например холм неправильной формы, геоид и др.» [4, с. 87]. По нашему мнению, спор этот лишен серьезного научного основания. Если придерживаться современного истолкования принципа симметрии, основанного на представлениях об универсальности, относительности и приближенности всех проявлений симметрии, то полное отсутствие элементов симметрии, то есть асимметрия, по Шубаеву, также невозможна в реальности, как идеальная симметрия. Поэтому термины «асимметрия» и «диссим-метрия» представляются совершенно идентичными, но при уважении традиций употребление первого из них является предпочтительнее.
Более принципиальной является следующая проблема: поскольку абсолютной симметрии, как и абсолютной асимметрии объектов, не существует, какова должна быть степень отклонения от идеальной симметрии, которую можно считать критерием появления асимметричности? Применительно к ландшафтам Ф. Н. Мильков (1981) дает такое определение: «Асимметрию можно рассматривать как недостаточно выраженную (не полностью реализованную) симметрию» [2, с. 84]. Но что значит «недостаточно»? В общем виде ответ ясен: отклонение от идеальной симметрии должны быть достаточно существенны. Очевидно, что критерии «существенности» могут быть качественными и количественными. Качественные критерии «существенности» при изучении ландшафтов основаны на выделении классов и типов ландшафтной асимметрии и детально рассмотрены нами в ряде публикаций. Здесь же отметим, что не менее важны при выявлении степени асимметрии ландшафтов количествен-
50
раздел ГЕОГРАФИЯ
ные методы, как бы достраивающие методы традиционного, прежде всего картографического ландшафтного анализа с помощью использования различных коэффициентов, измеряющих степень дифференцированности (раздробленности, однородности, сложности и др.) ландшафтной структуры. Подобные методы, использованные при проведении данного исследования, нами уже апробировались.
При исследовании симметрии ландшафтов необходимо выделять в них элементы симметрии. В принципе элементы симметрии - вспомогательные геометрические образы (точки, оси и плоскости симметрии), относительно которых определенным образом повторяются равные (тождественные или подобные) части симметричных объектов. Точка соответствует центру симметрии, линии - осям симметрии (или осям трансляции симметрии), плоскость - плоскостям симметрии. При исследовании ландшафтной симметрии особенно важны понятия осей и плоскостей симметрии, которые делят фигуру или тело ландшафта на две зеркально равные части, расположенные относительно друг против друга как предмет его зеркального отражения. В асимметричных ландшафтах эти плоскости и оси можно назвать плоскостями и осями асимметрии, которые делят единый ландшафтный на два неравных, но в известной степени аналогичных подкомплекса, степень различия которых характеризует степень асимметрии.
Следует подчеркнуть, что многим элементам симметрии, названным выше вспомогательными геометрическими образами, то есть некими идеальными, мысленными объектами, в реальности могут нередко соответствовать (с известной точностью) вполне вещественные обособленные образования. Принцип вещественности проявлений элементов симметрии в природных объектах фактически впервые сформировал В. А. Боков [1]. Он утверждал, что элементы симметрии геосистем занимают специфическое положение по отношению к потокам вещества и энергии, при этом центрам симметрии соответствуют точки схождения и расхождения этих потоков в ландшафтах, а осям симметрии - линии схождения и расхождения потоков (например, в днищах оврагов, балок и речных долин или, наоборот, на гребне хребтов и междуречий). К этому следует добавить, что плоскостям симметрии нередко соответствуют линейные геологические и геоморфологические образования (линеаменты) типа разломов, трещин, обрывов, уступов и т.п. [3].
Выделение в ландшафтах вещественных элементов симметрии позволяет выявить структуру взаимодействия мобильных потоков и энергии со стабильными участками (стационалями) этих
ландшафтов. При этом относительное размещение потоков и стационалей в изучаемом ландшафте и в ландшафтах, составляющих его окружение, являются эффектным индикатором механизмов возникновения ландшафтной асимметрии.
Наиболее универсальными видами симметрии ландшафтов, как и большинства геологических объектов, служащих литогенной основой ландшафта, являются симметрия конуса и билатеральная симметрия [6]. Первая характерна для ландшафтов, сформированных преимущественно суб-вертикальными (радиальными) потоками вещества, таковы вулканические конусы, образованные потоками магмы, положительные и отрицательные тектонические структуры, обязанные возникновением восходящим или нисходящим движениям земной коры, соляные купола и карстовые воронки, образованные радиальными потоками минерального вещества и т. п.
Билатеральная симметрия (симметрия «листа») присуща ландшафтам, сформированным преимущественно субгоризонтальными (латеральными) потоками вещества - таковы ландшафты речных бассейнов, конусов выноса талых ледниковых вод и пролювиальных потоков, эоловые ландшафты, созданные господствующими ветровыми потоками, и т. п.
Однако большинство ландшафтов, имеющих длительную историю становления и развития, формировалось путем взаимодействия радиальных и латеральных потоков вещества и поэтому несут в своей структуре черты как конусной, так и билатеральной симметрии или асимметрии. При этом на разных масштабных уровнях ландшафтной организации, то есть в ландшафтах разных размеров, с большей или меньшей отчетливостью проявляются черты либо того, либо другого из универсальных видов симметрии. Оба вида универсальной симметрии относятся к классической зеркальной симметрии, проявлениям которой в географической литературе уделяется основное внимание.
ЛИТЕРАТУРА
1. Боков В. А.// Вопросы географии. М.: Мысль, 1977. № 104, с. 95-105.
2. Мильков Ф. Н. Современная физическая география: состояние, закономерности развития, проблемы. Воронеж: Издательство Воронежского госуниверситета, 1981.- 398 с.
3. Солнцев В. Н. Системная организация ландшафтов. М.: Мысль, 1981.- 239 с.
4. Шубаев Л. П .// Симметрия в природе. Л.: Наука, 1971. С. 167-171.
5. Овчинников Н. Ф. Принципы сохранения. М.: Наука, 1966.- 332 с.
6. Шафрановский И. И., Плотников Л. М. Симметрия в геологии. Л.: Недра, 1975,- 144 с.
Поступила в редакцию 19.10.2006 г.
