CC BY
53
УДК 338.246
ПРИРОДА АБСТРАКТНОГО ОБЪЕКТА В ДИССИПАТИВНОЙ МОДЕЛИ РЕАЛЬНОСТИ
М. П. Иванова Научный руководитель - В. П. Жереб
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Рассматриваются понятия «диссипативная модель реальности» и «абстрактный объект в термодинамике ». Содержит в себе описание абстрактного объекта в диссипативной модели реальности.
Ключевые слова: диссипативная модель, абстрактный объект, система, консервативная модель, фундаментальный принцип.
THE NATURE OF ABSTRACT OBJECT IN DISSIPATIVE MODEL OF REALITY
M. P. Ivanova Scientific supervisor - V. P. Zhereb
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
Article is directed on disclosure of the concepts "dissipative model of reality" and "abstract object in thermodynamics". Comprises the description of abstract object in dissipative model of reality.
Keywords: dissipative model, abstract object, system, conservative model, fundamental principle.
Диссипативная модель является исторически второй и последней из сложившихся к настоящему времени, ныне действующей рациональной моделью реальности. Рациональной моделью реальности называют общенаучную теоретическую конструкцию наддисциплинарного характера, логическое основание которой составляют фундаментальные принципы, обеспечивающие ей самую общую логическую основу, наибольший масштаб описания реальности и возможность претендовать на описание всей реальности как целого.
Рациональной моделью реальности является консервативная модель, логическим основанием которой служит первый из известных человечеству и единственный в этой модели фундаментальный принцип - принцип сохранения. Теоретическим прообразом консервативной модели реальности стала классическая механика и, вообще классическая физика, дисциплинарные теоретические представления которой основаны только на законах сохранения.
Диссипативная модель будет рассматриваться на примере термодинамики потому, что впервые основные ее представления в наиболее строгой теоретической форме были созданы именно в термодинамике. Диссипативная модель реальности, в отличие от консервативной модели, основывается на двух фундаментальных принципах - принципе сохранения и принципе диссипации. В соответствии с фундаментальным принципом сохранения, в реальности можно выделить перманентную сущность, которая не возникает из ничего и не исчезает бесследно, а только переходит из одной формы в другую в эквивалентных количествах. Фундаментальный принцип диссипации утверждает, что взаимные эквивалентные переходы всех форм перманентной сущности в самопроизвольных процессах осуществляются в преимущественном направлении от их концентрированных форм к рассеянным, т. е. протекают в сторону диссипации. Термодинамика была первой диссипа-тивной физической теорией, которая непротиворечивым образом описала эти процессы для одной из форм перманентной сущности - энергии, протекающие в новом для теории абстрактном
Секция «Концепции современного естествознания»
объекте - термодинамической системе. Термодинамика стала первой научной теорией, создавшей системную методологию.
Абстрактным объектом в термодинамике, как и во всей выросшей из нее диссипативной модели реальности, является термодинамическая система, или просто система. До настоящего времени универсального определения этого абстрактного объекта, удовлетворяющего всем его разнообразным применениям в различных теориях, относящихся к разным областям знания, не существует.
Система - это абстрактный объект теории, представляющий собой особую целостность - совокупность взаимосвязанных составляющих, выделенных из окружающей среды и обладающих устойчивостью - способностью существовать как целое некоторое время. Существуют основные качества (атрибуты) системы: целостность - как единство сложной внутренней структуры и устойчивость -как способность сохранять эту целостность под влиянием внешних воздействий и внутренних изменений. Абстрактные объекты консервативной модели реальности - материальные точки - такими качествами не обладают. Поэтому уместно задать вопрос - почему гениальный И. Ньютон не использовал систему как абстрактный объект в механике и почему ее использование стало возможно в термодинамике? Причина этого состоит в категорическом требовании внутренней непротиворечивости теории. Логическими основаниями механики и выросшей из нее консервативной модели реальности являются законы сохранения и фундаментальный принцип сохранения соответственно. Эти положения не содержат очевидных утверждений о закономерностях, относящихся к внутренним процессам, протекающим в абстрактном объекте. Абстрактным объектом механики может быть только материальная точка, не имеющая внутренних измерений. Второй закон термодинамики постулирует для систем любой природы самопроизвольное протекание процессов, которые сопровождаются возрастанием энтропии и стремлением к достижению состояний с максимальной устойчивостью - состояний равновесия. Только принцип возрастания энтропии открыл путь для широкого, разнообразного и непротиворечивого применения в современной науке такого абстрактного объекта, как система. Существуют различные классификации систем в зависимости от того, что выбрано в качестве критерия, т. е. от цели классификации.
В науке все классификации представляют ценность только для того, чтобы решить вполне конкретную задачу, поскольку процедуре классификации предшествует процедура анализа, которая составляет важную часть научного или рационального освоения реальности. По своим внутренним характеристикам и по природе ограничений могут быть выделены локализованные (пространственно определенные) и распределенные системы. Локализованными являются системы, у которых имеются внутренние, определяемые природой самого объекта, пространственные ограничения. Такие ограничения характерны, например, для всех живых организмов. Распределенные системы таких пространственных ограничений не имеют. Наиболее яркой иллюстрацией распределенных природных объектов является семья.
Исторически первыми системами в науке были абстрактные объекты термодинамики - термодинамические системы - целостности, образованные взаимодействующими составляющими, которые с помощью граничной поверхности выделятся из окружающей среды. Термодинамические системы являются типичными локализованными системами. Термодинамика формировалась как феноменологическая наука, т. е. такая область знания, где основу научной методологии составил феноменологический подход, в котором изначально при изучении объекта не делается никаких предположений относительно его строения и внутренней структуры. Закономерности функционирования объекта устанавливаются как результат анализа его реакции на изменения окружающей среды - при исследовании. Особенность феноменологического подхода - изначальное отсутствие каких-либо предположений о внутренней структуре объекта, с одной стороны, позволяет получать закономерности высокого уровня общности, с другой - открывает широкие возможности для аналогий. Выводы, полученные в рамках феноменологического подхода, являются фундаментальными и могут быть перенесены на широкий круг явлений. Поэтому такой подход при изучении термодинамических систем, образовав системную методологию, оказался весьма продуктивным при исследовании объектов другой природы в других областях знания. Успешно феноменологический подход использовал при изучении закономерностей высшей нервной деятельности и физиологии процессов в коре головного мозга гениальный русский физиолог И. П. Павлов, лауреат Нобелевской премии (1904), с 1907 года академик Императорской академии наук России.
Сложившийся в термодинамике феноменологический подход получил свое развитие в кибернетике как метод «черного ящика». Для количественного описания состояния различных объектов с системных позиций в разных областях знания традиционно выбирали разные характеристики их
состояния, но все они разделялись на параметры состояний и функции состояния, связанные воедино причинно- следственными закономерностями - уравнениями состояния. Среди всех физических характеристик, используемых в науке, следует выделять интенсивные и экстенсивные величины. Значения интенсивных величин (например, давление Р и температура Т) не зависят от размеров объекта. Экстенсивные величины (например, объем V) зависят от размеров объекта. Они обладают свойством аддитивности - суммируются при сложении составляющих объекта. Однако часто более удобно, особенно при сопоставлении объектов разных размеров, использовать интенсивные величины, например плотность вещества или производительности труда. Для перевода экстенсивной характеристики объекта в интенсивную необходимо первую разделить на величину размера объекта, т. е. сделать ее удельной по размеру.
Состоянием абстрактного объекта, еще со времен И. Ньютона, называется вполне конкретный набор количественных характеристик объекта, однозначно его определяющих. Для количественного описания состояния термодинамической системы, как и в случае с материальной точкой, выделяют набор параметров состояния и функции состояния системы. Однако в отличие от материальной точки в механике, все состояния которой равноправны и различаются лишь количественно, в термодинамической системе имеется одно избранное состояние равновесия, к которому, в соответствии с принципом возрастания энтропии, эволюционируют все остальные состояния системы. Наличие такого аттрактора - характерная особенность всех абстрактных объектов - локализованных систем .
Библиографические ссылки
1. Жереб В. П., Снежко А. А., Ивасев С. С. Концепции современного естествознания ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2009. 132 с.
2. Арбиб М. А. Мозг, машина и математика. М. : Мир, 1968. 224 с.
3. Тарко А. М. Антропогенные изменения глобальных биосферных процессов. Математическое моделирование. М. : Физматлит, 2005. 232 с.
© Иванова М. П., 2015
