Кибернетика и ее принципы

     Понятие «память» тесно связано с понятием «информация». Говоря о памяти системы или организма, мы имеем в виду способность системы

• в той или иной степени сохранять свои параметры и делать доступной для исследователя возможность использования информации о ее прошлом,
• обеспечивать запись, хранение и передачу информации то одних поколений к другим.

     Необходимость использования информации, ее накопления и хранения, т.е. памяти, возникает лишь на определенном этапе саморазвития материального мира. Развитие процессов формирования памяти началось одновременно с появлением жизни, шло разными путями. В результате важнейшего процесса самоорганизации возникает совершенно непохожая на другие формы памяти генетическая память. Она существовала уже у прокариотов, однако решающий шаг был сделан лишь в эпоху эукариотов.

     Вместе  с развитием памяти изменялись и  способы использования информации. Ее значение и характер влияние на эволюционные процессы возрастают по мере усложнения организационных форм живого мира. Дальнейшее развитие материи и жизни требует более массивных объемов информации, новых непрерывно усложняющихся знаний.

     Обретя  разум, человек приобрел вместе не только новые возможности, но и новые трудности – трудности выбора действий. С одной стороны, вместе с интеллектом, он получил удивительную способность предвидеть результаты собственных действий и поступков, возможность создавать и использовать в собственных целях огромные массивы информации: они намного порядков выше тех, которые используют самые разумные животные. С другой стороны, эта информация раскрывает перед человеком сложную противоречивость окружающего мира, понимание которой приводит его в плен неопределенности.

     Человеческий  мозг, усваивая многообразную информацию, сам по себе не в состоянии извлекать из нее достаточно полную и ясную картину происходящих событий. Эта ограниченность индивидуального интеллекта определяется физико-химическими свойствами мозга и его морфологией. Она проявляется в том, что у человека появляется представление о множественности возможных продолжений, которое в сложных и чрезвычайных ситуациях мешает ему сделать однозначный выбор.

     Две точки зрения на информацию 

     Существуют  две точки зрения на информацию:0

1. принимает уровень живой природы за нижнюю границу естественных информационных явлений.
2. относит информационные процессы и к неорганическим преобразованиям.

     Согласно  первой точке зрения, реальность информации в неживой природе допускается  лишь в структурно-связанном, пассивном виде, т.е. неорганические системы не наделены свойством оценки и ответной реакции воздействия. Они не способны учитывать характер упорядоченности внешнего воздействия, интерпретировать поступающую последовательность сигналов и изменять соответствующим образом.

     Но  в природе нет рубежа, отмечающего  начало информационных процессов. Природа  в информационном отношении не рассечена  на две несвязанные части. И в  живой и в неживой природе  оба вида информации не только неразрывны, но и диалектически взаимопредполагают друг друга. Тезис о пассивной информации в неживой природе доказывает лишь то, что у неорганических преобразований отсутствует высокоразвитая способность ее организационно использовать, как это делает, например, мозг человека. Одной из фундаментальных функций мозга является конструирование представлений об окружающей среде и соответствующих причинных взаимодействий внутри нее и использование этой информации для предсказания событий.  
 
 
 
 
 

4. Синергетика и глобальный эволюционизм

     Проблемы самоорганизации имеют существенное значение для понимания эволюции материи, развития живых организмов и преобразования социальных. Синергетика представляет собой процесс усложнения, в результате которого образуются высокоупорядоченные структуры, качественно отличающиеся от исходных.

     Учение  об эволюции, созданное Ч.Дарвином, показывает, как постепенно под влиянием естественного отбора. Происходило  совершенствование видов и возникновение  новых. Разумеется, что новые организации  представляют собой весьма совершенные самоорганизующиеся системы неорганической природы. Поэтому возникает вопрос: нельзя ли разработать и обосновать такую концепцию эволюции, которая раскрывала бы механизм эволюции глобального, даже космического масштаба? Иными словами: можно ли представить все формы движения материи, весь материальный мир Вселенной? 

     4.1. Важнейшие достижения современной науки в познании структуры и развития материи 

     Космология  – это астрофизическая теория структуры и динамики изменения Метагалактики, включающая в себя и определенное понимание свойств всей Вселенной. Космология основывается на астрономических наблюдениях Галактики и других звездных систем. Существует понимание космологии как физического учения обо всей вселенной в цело в частности – о Метагалактике. Но такое понимание спорно, так как не включает вклада астрономии в учение о вселенной, свойствах звезд, галактик, и других космических объектов.

     Космология  как наука об эволюции Вселенной  – очень молодая наука. Несмотря на то, что космологические настроения явились ядром многих учений, начиная  с древности, они все были лишь предысторией научной космологии.

     В последние годы были предприняты  попытки осуществления программы космологического эволюционизма с учетом новых данных космологии и физики. Эта концепция основана на так называемой модели Большого взрыва.

     Современная наука дает возможность построить  более или менее убедительно  в своих основных чертах картину глобальной эволюции.

     Наиболее  характерными особенностями этой эволюции являются:

1. признание того, что она должна начинаться с простого состояния.
2. Последующее усложнение материальных систем.
3. глобальная эволюция может осуществляться только в результате взаимодействия микро- и макроэволюции.

     Выделяют  несколько этапов развития космологических  теорий:

1. Классическая космология (Ньютон, Кант, Ламберт, Шарлье и т.д.) давала модель иерархической структуры вселенной в виде бесконечной последовательности систем все возрастающих масштабов.

     Недостатки:

1. была плохо обоснована;
2. не учитывала уменьшения гравитационных сил с увеличением расстояния;
3. гравитационных сил недостаточно для удержания галактик и их скоплений;

     Галактики со временем должны распасться на отдельные элементы.

     Было  принято, что Метагалактика –  самая большая космическая система, в которой концентрируются галактики. Сами же галактики распределены в  пространстве равномерно и однородно  на сколь угодно больших расстояниях.

2. Созданная А.Эйнштейном общая теория относительности связала тяготение с кривизной пространства-времени. Тяготеющие массы через гравитационное поле вызывают искривление пространства-времени, а уравнения Эйнштейна связывают кривизну пространства времени с плотностью массы, импульсом, потоками масс и импульсов. На основе этих уравнений была разработана «статическая модель Вселенной».
3. Нестационарность Вселенной. Советский математик А.А.Фридман в 1922г. нашел иное решение уравнений общей теории относительности. Вселенная нестационарна, и ее пространство обладает переменной во времени кривизной, одинаковой во всех малых масштабах. Он вывел три следствия из предложенных решений:

• Вселенная и ее пространство расширяются со временем;

• Вселенная сжимается;
• Во Вселенной чередуется через большие промежутки времени циклы сжатия и расширения.

4. В 1926г. американский астроном Хаббл, исследовал  спектры далеких галактик и подтвердил вывод Фридмана о нестационарности Вселенной, в результате чего в космологии утвердилось мнение – модель расширяющейся Вселенной.

     Согласно  этой модели, считается, что расширению вселенной предшествовал этап, когда  материя в определенной ее части  находилась в сверхплотном и сверхгорячем состоянии. Ученые предполагают, что  в таком состоянии она оставалась  крайне простой структурой. Между частицами и связывающими их силами существовала симметрия. Таким образом, более двадцати миллиардов лет назад все вещество вселенной находилось в точечном объеме с бесконечной плотностью. Как оно там оказалось? Модель не объясняет, но предполагается, что в результате гравитационного коллапса произошло разрушение всех атомных ядер, элементарных частиц и материя сжалась в точку с бесконечной массой и плотностью. 
 
 

     4.2. Модель Большого взрыва 

     Считается, что после того как 15 млрд лет  назад произошел Большой взрыв, началось постепенное охлаждение и расширение Вселенной. Причины Большого взрыва и перехода к расширению во всех моделях вселенной считаются неясными и выходящими за рамки компетенции любой физической современной теории. Но если взрыв был, то дальше картина выглядит следующим образом:

1. Через 10^-43 с начала расширения началось рождение частиц и античастиц.
2. Через 10 ^-6 - возникновение протонов и антипротонов. Количество протонов на одну стомиллионную часть (10 ^-8) превышало количество антипротонов, в результате чего после аннигиляции возникло и сохранилось то вещество, из которого возникли все галактики, звезды и планеты. Если бы число протонов было бы равно числу антипротонов, то вещество полностью перешло бы в излучение и невозможно было бы наблюдение Космоса и Земли.
3. Через 1 с после начала расширения стали рождаться электронно-позитронные пары.
4. Через 1 мин начались ядерный синтез и образование ядер дейтерия и гелия. На долю последних пришлось примерно 30% от массы оставшихся протонов.

     Образование более тяжелых элементов в рамках этой теории объяснить не удалось, так как не хватило времени для их синтеза в процессе расширения. Эти элементы образуются в последующей эволюции звезд в результате термоядерных реакций в их недрах, а тяжелые элементы синтезируются при взрыве сверхновых и затем выбрасываются в космическое пространство, где они со временем концентрируются в газово-пылевые облака, из которых образуются звезды второго поколения типа Солнца и планеты вокруг них.

     Через 300 тыс. лет после большого взрыва произошло отделение излучения от вещества, вселенная стала прозрачной, в последующие миллиарды лет стали формироваться галактики, первичные звезды в шаровых скоплениях и звезды второго поколения в спиральных рукавах галактик.

     В современной космологии происходит борьба идей. В модели большого взрыва всей материи неясны причины взрыва, а выделившаяся при этом энергия не может быть объяснена никакими законами физики. Все, что не запрещено законами природы может быть где-нибудь, когда-нибудь реализовано, если это законы объективного мира. Но следует различать объективные законы природы и теоретическое выражение этих законов в науке. Последние всегда являются приближением к первым, поэтому не всякая теоретическая модель может иметь объективный аналог в природе.

     Рассмотренная выше модель не является абсолютной. Уже  сейчас выдвигаются альтернативные подходы, например, модель пульсирующей вселенной, в которой периодически появляются этапы «сбегания» и «разбегания» материи.  

     4.3. Самоорганизация материи на Земле 

     Земля возникла 4,6 млрд лет назад, а жизнь  на ней – около 3-3,5 млрд лет назад. Можно предположить, что на Земле  самоорганизация материи происходила  в специфических условиях: восстановленная  атмосфера, перепады температур, солнечная  радиация, атмосферное электричество, вулканическая деятельность, которые послужили основанием для дальнейшего органического синтеза. Эти условия явились базой для такого сочетания молекул, при котором возникли первичные сахара, аминокислоты, азотистые образования. В процессе дальнейшего развития вероятностный процесс приобрел не только черты селекций, учитывающей преимущества направленных физико-химических процессов, но и выгодность информационных организмов.

     Следующая фаза связана с селекцией информационных молекул, контролирующих управление химическими реакциями и самовоспроизведением. Становление подлинно живых систем окончательно завершилось в рамках популяций, видов. В пределах этих форм организации живого окончательно и в полной мере реализовывались основные факторы эволюции. Изменчивость генотипов, т.е. информационных систем оказалась опосредованной и зависящей от сложных взаимоотношений в биотических сообществах.