Мир строится из систем, а это, между прочим, и люди, и общества. Как они должны быть устроены, чтобы жить и развиваться? Продолжим разбираться.

Почему возникают системы?

Физические системы, от атомов до галактик, возникают под действием ядерных, электромагнитных сил и гравитации. Эти силы создают связи, объединяющие элементы, и разорвать их непросто. В физике под энергией связи понимают минимальную работу, необходимую, чтобы разложить систему на составляющие её части. Объединяясь, части не расходуют, а высвобождают энергию и системы сохраняют цельность, пока нет сил, способных их разрушить.

Хотя на биологическом и социальном уровнях нет внешних сил, притягивающих части друг к другу, системы возникают и без них. Безъядерные клетки-прокариоты объединились в сложные эукариоты, из них состоят многоклеточные организмы; рои, стаи и стада, человеческие общества разного уровня создаются потому, что связи позволяют экономить энергию, и не распадаются, пока отсутствуют силы, способные их разрушить.

Чем выше уровень, тем ниже прочность связей: электромагнитные силы слабее ядерных, социальные слабее биологических. Образованный человек менее зависит от общества, чем первобытный. Но значит ли это, что сложные системы обречены?

Два типа связей

Наибольшее значение имеют пассивные связи. Это:

• · удерживающие систему опора, стержень, скелет;

• · защищающие от внешних воздействий оболочки, стены, границы;

• · соединяющие части в единое целое дороги, сети, каналы.

В числе последних капилляры, уникальные движители без мотора, обеспечивающие циркуляцию жидкостей во всех растительных и животных организмах.

Пассивные связи могут сохраняться и после распада системы, становясь для других помехой или добычей.

Но можно говорить и об активных связях – силах, создающих, поддерживающих и восстанавливающих системы. На самом нижнем уровне действие полей переносят частицы, подчиняющиеся статистике Бозе-Эйнштейна – бозоны, фотоны и гипотетические гравитоны. Они порождают силы физических взаимодействий, те внешние силы, которые создают простейшие системы. За химические связи отвечают электроны и ионы, атомы и молекулы химически активных веществ. Биологически активные вещества, к примеру, ферменты, работают в организмах, а феромоны связывают членов популяций. Язык и общение соединяют людей. Хотя активные связи энергию расходуют, связность окупает затраты: дорога’ доро’га, а бездорожье дороже!

Модернизации

Помимо консервативных связей, сохраняющих систему в стабильных условиях, возникают и активные связи модернизации. Они имеют важнейшее значение при

• становлении новой системы,

• изменении среды,

• в случаях поломок механизма восстановления связей, неизбежно возникающих из-за роста энтропии.

Модернизации могут увеличивать многообразие и/или функциональную сложность систем. Рост многообразия (в том числе численности) увеличивает устойчивость, а функциональность повышает конкурентоспособность. Но модернизации не всегда могут опираться только на информацию системы, часто её недостаточно. В этих случаях требуется дополнительная информация, образование внешних связей. Но они не всегда заинтересованы в усовершенствовании системы и могут вывести её (случайно или намеренно) на или за грань устойчивости.

Лучшее, возможно, решение представляет популяция, в которую родственные системы входят, как элементы. Популяции, совмещающие свойства скоплений и систем, дают элементам (особям, социумам) право на ошибку, позволяя конкурировать, не враждуя. Тестируя модернизации, элементы могут находить и распространять успешности, преодолевая этим энтропию при минимальном риске потери устойчивости для популяции в целом.

Границы – важнейшие пассивные связи

С ростом энергетических запасов растёт разность потенциалов, как между системой и средой, так и между частями системы. Это приводило бы к быстрому росту энтропии, если бы не разделители – стены, границы и иные ограничения.

В 1871г. Дж. К. Максвелл предложил мысленный эксперимент: разделить систему перегородкой с небольшим отверстием и поставить возле него "демона", сортирующего частицы так, чтобы с одной стороны собирались быстрые, а с другой – медленные. В результате энтропия должна снижаться. Однако, как показано неоднократно, демон произведёт энтропии больше, чем ликвидирует.

Но если не строить вечный двигатель, а просто постараться замедлить рост энтропии, достаточно разделить систему глухой перегородкой. Цель будет достигнута уже в силу того, что прекратятся ненужные процессы и уменьшатся потоки энергии. В термодинамике говорят о росте энтропии в замкнутых, изолированных системах лишь потому, что с ними проще разбираться - не мешают посторонние факторы. Но в открытых системах, где нет границ, энтропия может расти гораздо быстрее. Смысл карантинов, сейфов и шуб именно в том, что изоляция замедляет рост энтропии.

Предел роста энтропии в системе тем выше, чем больше в ней элементов. Энтропия системы, состоящей из изолированных подсистем, всегда меньше энтропии неразделённой системы. Это отлично знают политики, действующие по принципу «разделяй и властвуй», строители и теплотехники, использующие пористые материалы для теплоизоляции, редакторы, предлагающие делить большие статьи на подразделы и т.п.

Сам процесс создания пассивных связей, безусловно, требует затрат энергии и увеличивает энтропию; неправильная конструкция или неверное расположение могут снизить их эффективность и привести к большим затратам на эксплуатацию, но если всё сделано верно, длительное использование позволяет многократно окупить любые расходы.

Границы не только защищают от внешней энтропии. Если силовое поле действует по обе стороны границы, то на ней может возникнуть разность потенциалов, как, например, в электрическом конденсаторе или на створе речной плотины. Тогда преодоление границы может быть использовано системой, как источник энергии.

В неорганическом мире границ мало, а потому фиксация и накопление информации в них затруднены. В органических и социальных системах границ гораздо больше. И клетки, и все органеллы в них окружены мембранами, роль которых подобна роли демонов Максвелла – они должны различать входящие и выходящие молекулы, одни пропускать, другие нет. Разумеется, при этом создаётся дополнительная энтропия, но живые организмы имеют запас энергии, достаточный для оплаты этой работы. Зато внутрь не попадают "нарушители", способные дезорганизовать работу клетки. Кора и кожа, гнёзда и норы, стены и иные сооружения, одежда и обувь защищают животных и людей, сокращая поток энтропии извне. Мораль и право ограничивают энергию взаимодействий в социуме, именно в той части, которая могла бы увеличить его энтропию.

Сознание не было бы возможно без разграничений. Каждое слово имеет особый смысл, отграниченный, вообще говоря, от смысла других слов. Это снижает энтропию мышления, позволяя перейти от затратного конкретно-образного к сжатому и точному (хотя и неполному, сухому, обеднённому) абстрактно-логическому. Сильно снижает энтропию строгое разделение понятий в предельно сухом научном, особенно математическом мышлении.

Но, облегчая фиксацию, границы могут замедлять развитие. Поэтому эволюция необходимо циклична: накопленная информация фиксируется границами, но для дальнейшего роста функциональности требуется выход за пределы, иногда разрушение границ. Этим, в частности, определяется неизбежность смены поколений: новая система (вид, организм, институт, теория и т.п.) легче преодолевает накопленные ограничения, чем старая, их создавшая или к ним приспособившаяся.

Впрочем, на лестницу эволюции можно смотреть и с другой точки зрения. Функционально сложные системы лучше могут управлять своим окружением, но обладают, вообще говоря, меньшей устойчивостью. А это важнее функциональности. Хорошо жить, конечно же, лучше, но сначала надо выжить, а неустойчивой системе это не всегда удаётся. Но об этом подробнее позже.

Выводы

-Основой систем являются пассивные связи, которые высвобождают, сохраняют и экономят энергию. Создают и обслуживают их потребляющие энергию активные связи (взаимодействия). Внутренние консервативные пассивные и активные связи обеспечивают стабильное существование систем.

- Накапливающиеся в системах нарушения и возникающие рассогласования со средой разрешаются модернизациями с не всегда понятными из-за потери устойчивости последствиями. Объединение систем в популяцию снижает риски и облегчает модернизации.

- Пассивные связи могут высвобождать, собирать и сохранять энергию, обеспечивая этим существование систем. Представляя собой актуализированную ранее информацию, они способствуют накоплению разности потенциалов, замедляют рост энтропии, обеспечивают фиксацию новой информации;

- для дальнейшего роста функциональной сложности необходим циклически действующий механизм создания и преодоления границ, как правило, требующий замены устаревших систем новыми.

- Итогом развития на каждом этапе становится согласованная со средой структура (организм, вид, ценоз), в которой фиксируется информация, представляющая частную истину данной структуры. Абсолютной истины не существует, системы продвигаются в сторону накопления разнообразия либо роста функциональной сложности. Оборотной стороной усложнения является рост неустойчивости, ведущей к кризисам.