Автор: admin

Свидиненко Юрий

Большинство электронных устройств в скором времени могут стать фотонными, то есть вместо электронов, переносящих информацию будут «курсировать» лучи света — фотоны.

Большинство экспертов в области микроэлектроники предвидят именно такой сценарий развития микроэлектроники, используемой в вычислительной технике. Эта область науки развивается уже еще с 1970 года. Фотоника (так называется эта новая область устройств, использующих в качестве основного сигнала отдельные фотоны) может использоваться в таких областях, как телекоммуникации, маршрутизация Интернета, оптоволоконные сети, и, конечно, в создании «световых компьютеров».

Почему же так выгодно использовать фотонику вместо обычной электроники? Во-первых, фотонные устройства будут потреблять меньше энергии. Во-вторых, с помощью фотонных чипом можно будет оперировать большими объемами информации, и, следовательно, скорость вычислений возрастет.

Грубо говоря, в фотонном чипе лучи света заменят ток электронов по проводникам в аналогичном электронном. Вот почему фотонные чипы экономичнее электронных: фотоника гораздо меньше отдает тепла в окружающую среду, и, следовательно, меньше потребляет энергии для работы.

На сегодняшний день существует ряд прототипов нанофотонных устройств. Однако существует проблема: фотонные устройства надо органично «вписать» в море современной электроники. И для этого необходимо сконструировать устройство, которое обеспечивало бы взаимодействие между фотонными и электронными чипами.

Такое устройство можно назвать «фотонным транзистором» или «фотонным ключом». Его функция — пропускать световые волны при наличии соответствующего сигнала и не пропускать, если сигнала разрешения нет.

В Корнелльском университете, США, исследователям удалось приблизиться к решению этой проблемы. Они смогли создать устройство, которое переводит электрический сигнал в модулируемый световой луч в наноразмерном диапазоне. При этом размеры фотонного устройства позволяют использовать его в маршрутизаторах, оптоволоконных сетях и микропроцессорах.

Такие устройства удавалоь делать и ранее, но они были размерами около нескольких миллиметров. Естественно, что связывать чип миллиметровых размеров с современнными микросхемами по 90-нм техпроцессу было бы неэффективно. А ученые из Корнелла смогли сделать такой же чип размерами несколько микрон. А такое устройство уже можно интегрировать с современными микросхемами.

Удалось это сделать благодаря использованию арсенида галлия. Этот полупроводник легко можно интегрировать в полупроводниковые устройства, и он, в основном, применяется в современной микроэлектронике.

Рис. 1. Принцип действия фотонного ключа

О работе ученые сообщили в майском выпуске журнала Nature. Руководил исследованиями ученый из Корнелльского университета Майкл Липсон.

В основу нанофотонного модулятора лег кольцевой резонатор, который отстоит от прямого светового волновода на 200 нанометров (см. рис. 1). Свет, проходящий через прямой отрезок волновода, множество раз огибает кольцевой резонатор. Явление это широко известно и используется в фотонных устройствах. Причем от диаметра кольца напрямую зависит длина волны светового пучка на выходе из резонатора. Ученые использовали диаметры 10 и 12 микрон и получили свет с длиной волны 1555 нм и 1576 нм соответственно. Свет с такой длиной волны лежит в инфракрасном диапазоне длин волн.

Теперь расскажем о механизме о модуляции света электроникой. Кольцо-модулятор расположено на на поверхности из отрицательно допированного кремния, а внутри кольца — область с положительным допированием (см. рис. 1). Поэтому волновод представляет собой зону раздела между p и n областями p-n диода, образованного структурой волноводов и полупроводников.

Как только на микросистему подают напряжение, электроны и дырки поступают в область волновода, изменяя его оптический коэффициент преломления. Соответственно, у волновода изменяется резонансная частота света, который он может пропускать. Таким образом, напряжение «запирает» свет, проходящий через прямой отрезок волновода.

Рис. 2. Микрофотография фотонного чипа

Ранее ученые использовали похожий принцип диода в фотонике для того, чтобы модулировать свет в прямых участках волновода. И это удавалось только тогда, когда свет проходил сравнительно большое расстояние по волноводу. Соответственно, для работы устройства нужен волновод большей длины и чип будет уже макроскопических размеров. А ученые из Корнелла заставили бежать свет по кругу в резонансном кольце, тем самым удлиннив его путь.

В тестах ученые подавали на устройство 0.3 вольта и этого хватало, чтобы прекратить распространение света по волноводу. Затем исследователи протестировали устройство на частоту включений. Результаты оказались довольно оптимистичными: с помощью кольца-резонатора ученые пропустили через фотонный транзистор 1.5 гигабита в секунду информации. Грубо говоря, они пропустили серию логических 0 и 1 (что соответствует битам информации). Модулирование света позволило пропустить серию 0 и 1 за столь короткое время. А процесс передачи одного бита занимал несколько десятых пикосекунды.

Первой фундаментальной физической теорией, которая имеет высокий статус и в современной физике, является классическая механика, основы которой заложил И.Ньютон.

Законы механики, сформулированные Ньютоном, не являются прямым следствием эмпирических фактов. Они появились как результат обобщения многочисленных наблюдений, опытов и теоретических исследований Галилея, Гюйгенса, Ньютона и др. в широком мировоззренческом, культурном контексте.  

«Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние» — так Ньютон сформулировал закон, который сейчас называется первым законом механики Ньютона, или законом инерции.  

Система отсчета, в которой справедлив закон инерции: материальная точка, когда на нее не действуют никакие силы (или действуют силы взаимно уравновешенные), находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения — называется инерциальной. Всякая система отсчета, движущаяся по отношению к ней поступательно, равномерно и прямолинейно, есть также инерциальная.  

«Изменение количества движения пропорционально приложенной движуей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует» — это второй закон Ньютона, который является основным законом динамики, в формулировке Ньютона (1687).  

«Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе, взаимодействия двух тел друг на друга между собой равны и направлены в противоположные стороны» — это третий закон механики Ньютона.  

Законы Ньютона справедливы только для инерциальных систем. Однако ни одно реальное тело не может с идеальной точностью выполнять функцию такой системы, поскольку в реальности всегда присутствуют силы, нарушающие закон инерции и другие законы механики. По-видимому, это и привело Ньютона к понятию абсолютного пространства, для которого закон инерции и все другие законы механики имели бы абсолютную силу.  

Ньютон писал: «Абсолютное пространство в силу своей природы, безотносительно к чему-нибудь внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным. Относительное пространство представляет собой некоторое подвижное измерение или меру абсолютных пространств; его мы определяем с помощью своих чувств через взаимное расположение тел, его вульгарно и истолковывают как неподвижное пространство…»  

«Абсолютное истинное или математическое время, — писал Ньютон, — само по себе и в силу своей внутренней природы течет одинаково, безотносительно к чему-либо внешнему и иначе зовется длительностью; относительное, кажущееся или обычное время представляет собой некоторого рода чувственную, или внешнюю (каким бы оно ни было точным и несравнимым), меру длительности, определяемую с помощью движения, которое обычно используется вместо истинного времени; это — часы, день, месяц, год…»  

У Ньютона абсолютное время существует и длится равномерно само по себе, безотносительно к каким-либо событиям. Абсолютное время и абсолютное пространство представляют собой как бы вместилища материальных тел и процессов и не зависят не только от этих тел и процессов, но и друг от друга.  

Сформулировав основные законы механики, Ньютон заложил фундамент физической теории. Однако построить на этом фундаменте стройное здание теории предстояло его последователям. Решающую роль для становления классической механики имело использование дифференциального и интегрального исчислений, аппарата математического анализа.  

В течение всего 18 века создается математический аппарат классической механики на базе дифференциального и интегрального исчислений. Разработку аналитических методов механики завершил Лагранж, получивший уравнения движения системы в обобщенных координатах, названные его именем.  

С этой деятельностью по созданию математического аппарата механики связано ее становление как первой фундаментальной научной теории.  

Важную роль в создании научной картины мира сыграл принцип относительности Галилея — принцип равноправия всех инерциальных систем отсчета в классической механике, который утверждает, что никакими механическими опытами, проводящимися в какой-то инерциальной системе отсчета, нельзя определить, покоится данная система или движется равномерно и прямолинейно. Это положение было впервые установлено Галилеем в 1636.  

Математически принцип относительности Галилея выражает инвариантность уравнений механики относительно преобразований координат движущихся точек (и времени) при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой — преобразований Галилея.

С именем Ньютона связано открытие и такого фундаментального физического закона, как закон всемирного тяготения.  

Первые высказывания о тяготении как всеобщем свойстве тел относятся к античности. И.Кеплер говорил, что «тяжесть есть взаимное стремление всех тел». Окончательная формулировка закона всемирного тяготения была сделана Ньютоном в 1687 в его главном труде «Математические начала натуральной философии».  

Закон тяготения Ньютона гласит, что две любые материальные частицы притягиваются по направлению друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению масс и обратно пропорциональной кварату расстояния между ними. Коэффициент пропорциональности называется гравитационной постоянной.  

Первоначально в физике утвердилось представление о том, что взаимодействие тел имеет характер дальнодействия — мгновенной передачи воздействия тел друг на друга через пустое пространство, которое не принимает участия в передаче взаимодействия.  

Однако концепция дальнодействия была признана не соответствующей действительности после открытия и исследования электромагнитного поля, выполняющего роль посредника при взаимодействии электрически заряженных тел. Возникла новая концепция взаимодействия — концепция близкодействия, которая затем была распространена и на любые другие взаимодействия. Согласно этой концепции, взаимодействие между телами осуществляется посредством тех или иных полей (например, тяготение — посредством гравитационного поля), которые непрерывно распределены в пространстве.  

В науке 19 века переносчиком электромагнитных взаимодействий считалась всепроникающая среда — эфир.  

На представления об эфире как переносчике электромагнитных взаимодействий в прошлом веке опиралась вся электродинамика и оптика.  

Первоначально эфир понимали как механическую среду, подобную упругому телу. Соответственно распространение световых волн уподоблялось распространению звука в упругой среде. Гипотеза механического эфира встретилась с большими трудностями. Так, поперечность световых волн требовала от эфира свойств абсолютно твердого тела, но в то же время полностью отсутствовало сопротивление эфира движению небесных тел. В течение долгого времени поколения математиков и физиков пытались внести свой вклад в решение проблемы эфира. В результате попыток построить модель эфира была, например, тщательнейшим образом разработана механика сплошных сред и ее аппарат, однако адекватную модель эфира построить так и не удалось. Нерешенным оставался вопрос об участии эфира в движении тел. Эфир настойчиво продолжал оставаться «выродком в среде физических субстанций».  

Проблема эфира приобрела фундаментальный характер, поскольку эта среда заняла в физике чрезвычайно важное место. Оказывалось, что физика покоится на зыбких основаниях. Они и были пересмотрены в процессе создания теории относительности.  

Американский физик Майкельсон в 1881 году поставил опыт для выяснения участия эфира в движении тел.

Ряд явлений (аберрация света, опыт Физо) приводил к заключению, что эфир неподвижен или частично увлекается телами при их движении. Согласно гипотезе неподвижного эфира, можно наблюдать «эфирный ветер» при движении Земли сквозь эфир, и скорость света по отношению к Земле должна зависеть от направления светового луча относительно направления ее движения в эфире. Однако этого не было обнаружено — опыт Майкельсона дал отрицательный результат.  

Опыт Майкельсона не сыграл решающей роли в создании теории относительности. Об этом говорил и сам Эйншейн. Он использовал результаты опыта Майкельсона для обоснования уже созданной теории.

Результаты опыта Майкельсона, как и других подобных опытов, могли быть объяснены и без радикальных изменений классических представлений о пространстве и времени. Вообще, результаты опытов допускают различные теоретические интерпретации. Глубокие мировоззренческие изменения в физике были вызваны не отдельными экспериментальными результатами, а неудовлетворительностью положения дел в электродинамике, оптике, физике вообще.  

Всю совокупность результатов в области электродинамики движущихся тел в начале века можно было объяснить на базе преобразований Лоренца,которые были получены в 1904 году как преобразования, по отношению к которым уравнения классической микроскопической электродинамики сохраняют свой вид.  

Лоренц и Пуанкаре интерпретировали эти преобразования как результат сжимания тел постоянным давлением эфира, т.е. динамически в рамках классических представлений о пространстве и времени.  

Эйнштейн интерпретировал преобразования Лоренца кинетически, т.е. как характеризующие свойства движения в пространстве и времени, тем самым заложив основы теории относительности. Он снял проблему эфира, упразднив его, радикально изменил классические представления о пространстве и времени.  

Явления, описываемые теорией относительности, называются релятивистскими (от латинского — относительный) и проявляются при скоростях, близких к скорости света в вакууме (эти скорости тоже принято называть релятивистскими).  

В соответствии с теорией относительности, существует предельная скорость передачи любых взаимодейсвий и сигналов из одной точки пространства в другую — это скорость света в вакууме. Существование предельной скорости означает необходимость глубокого изменения обычных пространственно-временных представлений, основанных на повседневном опыте, поскольку ведет к таким явлениям, как замедление времени, релятивистское сокращение размеров тел, относительность одновременности.  

Теория тяготения Ньютона предполагает мгновенное распространение тяготения, и уже поэтому не может быть согласована со специальной теорией относительности, утверждающей, что никакое взаимодействие не может распространяться со скоростью, превышающей скорость света в вакууме.  

Обобщение теории тяготения на основе специальной теории относительности было сделано Эйнштейном. Новая теория была названа им общей теорией относительности.  

Самой важной особенностью поля тяготения, известной в ньютоновской теории и положенной Эйнштейном в основу общей теории относительности, является то, что тяготение совершенно одинаково действует на разные тела, сообщая им одинаковые ускорения независимо от массы, химического состава и других свойств тел. Так, на поверхности Земли все тела падают под влиянием ее поля тяготения с одинаковым ускорением — ускорением свободного падения. Этот факт был установлен опытным путем Галилеем. Он может быть сформулирован как факт равенства инертной массы (входящей во второй закон Ньютона) и гравитационной массы (входящей в закон тяготения).  

В картине мира современной физики фундаментальную роль играет принцип эквивалентности, согласно которому поле тяготения в небольшой области пространства и времени (в которой его можно считать однородным и постоянным во времени) по своему проявлению тождественно ускоренной системе отсчета.  

Принцип эквивалентности следует из равенства инертной и гравитационной масс. В соответствии с этим принципом общая теория относительности трактует тяготение как искривление (отличие геометрии от евклидовой) четырехмерного пространственно-временного континуума. В любой конечной области пространство оказывается искривленным — неевклидовым. Это означает, что в трехмерном пространстве геометрия, вообще говоря, будет неевклидовой, а время в разных точках будет течь по-разному.  

Ряд выводов ОТО качественно отличаются от выводов ньютоновской теории тяготения. Важнейшие среди них связаны с возникновением черных дыр, сингулярностей пространства-времени, существованием гравитационных волн (гравитационного излучения).

Феномен жизни и законы неживой природы

Хоменков А. С.

В свое время известный французский философ Рене Декарт писал:»Между машинами, сделанными руками мастеров, и различными телами, созданными одной природой, я нашел только ту разницу, что действия механизмов зависят исключительно от устройства различных трубок, пружин и иного рода инструментов, которые… всегда настолько велики, что… легко могут быть видимы, тогда как, напротив, трубки и пружины, вызывающие действия природных вещей, обычно бывают столь малы, что ускользают от наших чувств».

Такой механистический подход к пониманию природы живого, который нам знаком также по трудам древнегреческого философа Демокрита, был противопоставлен Декартом платоновской линии философии, нашедшей свое наиболее плодотворное раскрытие в традиционных христианских представлениях о Божественных энергиях или логосах — тех запредельных, внепространственно-вневременных истоках тварного мира, в которых христианская мысль видела основу особых свойств всех жизненных явлений. Христианская святоотеческая традиция считала, что благодаря этим энергиям «в животных и растениях жизнь проявляется, словно отдаленное эхо Жизни» — Жизни Божественной.

Вся научная мысль последних столетий развивалась в русле подхода Демокрита и Декарта. Этому же способствовало и господство в научно-философской мысли тех наивных представлений о реальности, согласно которым пространственно-протяженный мир является чем-то полностью независимым от психофизических особенностей человеческого мировосприятия, и не имеющее за своими пределами внепространственно-вневременных истоков, уходящих своими корнями в сферу Божественных энергий.

Такой подход и вел к неизбежности признания того, что все движущие и формообразующие силы нашего мира всецело должны находиться в пределах пространства и времени и их следует искать не иначе, как в глубине самой материи, в составных частях сложного, по аналогию с каким-нибудь механизмом. Сознательно или неосознанно принимая такую схему, ученые были обречены на редукционизм и материализм — то есть на сведение сущности сложных явлений к сущности их составных частей и на поиск первичной реальности нашего мира в наименьших материальных образованиях. Далее логически следовал эволюционизм: если первичная реальность в сложном — это его составные части, то они, очевидно, и хронологически появились раньше. Сначала должен был возникнуть «первичный бульон» из молекул, затем одноклеточные организмы, а потом уже и многоклеточные живые существа, в том числе и человек.

Итак, связав свою судьбу с подобными представлениями о реальности, наука заняла в европейском обществе позицию колоссального по своей силе проводника материализма и бездуховности. Но именно такие наивные представления о реальности подверглись критике со стороны современной физики. Речь здесь идет, о тех философских следствиях квантовой механики, которые связаны с введением в картину наблюдаемого самого наблюдателя, с признанием зависимости наблюдаемого от психо-физических особенностей человека и возможности существования «за» пределами наблюдаемой реальности принципиально ненаблюдаемых сфер . Один из создателей квантовой механики — Макс Борн — писал по поводу философских следствий этой науки следующее: «Время материализма прошло. Мы убеждены в том, что физико—химический аспект ни в коей мере не достаточен для изображения фактов жизни, не говоря уже о фактах мышления».

Об этой же несводимости жизни к физико-химическому аспекту заговорила со своей стороны и современная биология. Вот что пишут по этому поводу сами ученые.

«История науки показывает, что более глубокое проникновение в сущность биологических явлений ведет к более решительному отбрасыванию механистического подхода, отрицающего специфику живого» . Как утверждают исследователи, «с помощью биохимии, основанной на физике, нам удалось полностью объяснить лишь отдельные, изолированные процессы, которые, в конце концов, останавливаются. Но коль скоро речь идет о рассмотрении всей живой особи в целом, — утверждает один из них, — я не могу примирить законы физики с явлениями жизни».

Особенностями живой материи является колоссальная динамическая сложность и устойчивость биохимических процессов. «Живая клетка, — по свидетельству тех, кто ее изучает, — более сложная система, чем мы даже себе представляем. Сложность эта связана не только с большим набором различных индивидуальных химических веществ с их пространственной, открытой в последние годы субмикроскопической организацией, но в первую очередь со сложностью сочетания быстро совершающихся обменных процессов. Главное — это динамическая сложность системы. Однако самое поразительное и самое сложное — это удивительное сохранение «порядка» в этой динамике и удивительная надежность этого порядка и устойчивость самоподдержания на первый взгляд в совершенно безнадежных условиях» . Эта способность к восстановлению биологического порядка хорошо иллюстрируется на примере исправления повреждений в генетическом аппарате живых существ.

Дело в том, что в настоящее время стало хорошо понятным, что «все клетки настроены на то, чтобы сдерживать мутационную частотность на возможно более низком уровне. Для этой цели они располагают целым каскадом механизмов контроля и восстановления» , функционирование которого, по-видимому, невозможно понять без признания «внешнего» формообразующего начала. Так, «если правильная последовательность «основных кирпичиков» ДНК зависела бы только от комплементарности (взаимного соответствия) пар оснований, то тогда на сто сопряжений нуклиотидов приходилось бы от 1 до 10 ошибок. Частота мутаций применительно к нуклеотидам составляла бы 10 -1 — 10 -2. Благодаря объемной структуре своего активного центра ДНК-полимераза допускает уровень ошибки до 10 -4 – 10 -5. Дополнительно ДНК-полимераза осуществляет функцию коррекции, благодаря которой распознает неправильный нуклеотид и удаляет его. Тем самым, возможность ошибок снижается с 10 -6 до 10 -8. За ДНК-полимеразой следует еще одна процедура контроля, которая сверяет дочернюю цепочку с родительской и при необходимости корригирует ее, что уменьшает вероятность ошибки до 10 -9 – 10 -11. Эти цифры настолько малы, что только сравнение может помочь их понять» . Если взять книгу, содержащую около 750 000 букв (обычно это количество букв содержит книга размером около 400 страниц) и дать ее печатать секретарше, «то она, сделав 3500 копий этой книги, в общей сложности допустила бы лишь одну ошибку. При этом она имела бы право работать над каждой копией не более трех минут!» – такова скорость воспроизведения информации в генетическом аппарате. Генетический аппарат, по словам исследователя Френсиса Хитчинга, является «мощным стабилизирующим механизмом, основной целью которого является предотвращение эволюционирования новых форм» . Такая сверхсложная система исправления генетических ошибок в очередной раз свидетельствует о принципиальной несводимости жизни к физико-химическим процессам. В самом деле, как может физико-химический агрегат сравнивать последовательность нуклеотидов «дочерней» и «материнской» ДНК, если в этом не участвует «внешнее» организующее начало?

Характерно, что принципиальное отличие живого от неживого, несводимость биологических закономерностей к физико-химическим, вылилась в современной теоретической биологии в формулировку так называемого парадокса цельности. По свидетельству самих ученых, «в истории биологии, а также на современном этапе ее развития нет другой теоретической и методологической проблемы, которая вызывала бы больший интерес и большую борьбу мнений» . Это связано, как легко понять, с тем, что здесь затронуты не только чисто биологические проблемы, но и гораздо более широкого мировоззренческого характера. Преобладание в научно-философской мысли декартовских редукционистско-механистических взглядов, и стремление на их основе построить теорию жизни, привело биологов-теоретиков к ощущению парадоксальности ситуации, сложившейся в их науке.

Эта невозможность объяснения феномена жизни на основании редукционистского подхода особенно хорошо видна в генетике — науке, на первый взгляд, полностью основанная на редукционистских принципах, то есть на стремлении полностью объяснить высшее, относящегося к целостному организму на основании закономерностей низшего, происходящего на уровне ДНК. Последовательное применение такого подхода, по свидетельству специалистов, породило «кризисное состояние генетики, эмбриологии и биологии в целом», ибо «тривиальное утверждение, что хромосома содержит информацию о потенциальном организме, за внешней легкостью объяснения прячет нерешенные и большие проблемы».

Но где тогда может содержаться недостающая часть информации о целостном живом существе, если ее полноты, судя по всему, нет в генетическом аппарате, по крайней мере, в его линейной структуре?

Здесь опять перед нами встает вопрос об онтологических, внепространственно-временных истоках бытия, — тех истоках, в которых находится ключ к разрешению парадокса цельности. Генетики в настоящее время исследуют целостную, пространственно-организованную структуру ДНК и находят в ней множество удивительных свойств, вплоть до «квази-разумного поведения» . Без всех этих свойств пространственно-организованной ДНК понять особенности ее функционирования в живой клетке, по-видимому, не представляется возможным . Но может ли работа этой сверхсложной, динамически устойчивой целостной структуры протекать без «внешнего» организующего начала?

Как пишут исследователи, «синтез белка — не просто совокупность химических реакций, а скорее сверхскоростная конвейерная сборка, т.е. «квазиосмысленный» процесс, протекающий при непременном участии значительного массива информации, часть которой, как на настоящем конвейере, введена непосредственно в исполнительные элементы при синтезе последних (в этом, кстати, одно из принципиальных отличий энзимов от простых химических катализаторов). Энзимы же обеспечивают высокую скорость синтеза — в десять раз быстрее пулеметной ленты! — которая в принципе не должна быть меньшей из-за нестабильности промежуточного продукта в виде полипептидной цепи в водной среде. В образовании одной лишь пептидной связи участвуют 6 молекул (меньше нельзя!), не считая транспортных, которые действуют с невообразимой скоростью и точностью, сменяя целую «бригаду сборщиков» сотни раз в секунду».

Частным случаем сверхсложной регуляции функционирования ДНК является ее способности быстро реагировать на общую ситуацию в организме. Известно, что «ДНК всегда расщепляет свои нити именно на том участке, где зашифрован белок, в котором в данный момент организм имеет потребность. Откуда она знает об этой потребности?» . ДНК, видимо, «знает» о потребностях организма, поскольку она является не «винтиком в клеточном механизме», но органической частью принципиально целостной клеточной структуры, связанной воедино на онтологическом уровне «логосом» клетки, Божественной энергией. Этот «логос», в частности, определяет и последовательный характер работы генетического аппарата на каждом этапе эмбриогенеза — индивидуального развития живого организма, при котором «степень порядка» в нем не только сохраняется, но и возрастает. Исследователи были вынуждены признать существование в рамках биологического знания «парадокса развития» . Этот парадокс, наряду с парадоксом целостности, был признан «серьезным препятствием на пути построения общей теории жизни» . Исследователи были вынуждены констатировать, что в процессе эмбриогенеза «высшее возникает как бы «из ничего», как бы помимо низшего… оно лишено преемственной связи с низшим».

Очевидно, чтобы понять, как в процессе эмбриогенеза возникают новые морфо-функциональные образования, — то новое качество, которое «не содержалось в исходных элементах» , нужно опять привлечь представления об онтологической формообразующей реальности, о той не только внепространственной, но и вневременной Жизни, в Которой все живое уже как бы существует «прежде своего воплощении в бытии» , и Которая «управляет всей совокупностью природных сил».

Характерно, что эмбриологи очень часто в своих работах пишут о неком «невидимом» факторе, управляющем течением эмбриогенеза: «Имеются данные, — говорится в одном из классических пособий по эмбриологии, — свидетельствующие о том, что на очень ранних стадиях развития многих структур еще до начала клеточной дифференцировки закладывается некий невидимый план и что дальнейшее развитие протекает в соответствии с этим планом» . Очевидно, что этот невидимый план связан с онтологической первоосновой жизни, со сферой Божественных энергий-логосов.

Список литературы

Борн М. Физика в жизни моего поколения.- М.: Изд. иностр. литературы. 1963.

Веселовский В.Н. О сущности живой материи.- М.: Мысль. 1971.

Гайденко П.П. Христианство и генезис новоевропейского естествознания// Философско-религиозные истоки науки.- М.: Мартис. 1997.

Гаряев П.П. Волновой геном. Энциклопедия русской мысли. Т. 5. М. 1994.

Гаряев П.П., Леонова Е.А. Пересмотр модели генетического кода// Сознание и физическая реальность. Т. 1. № 1 — 2.

Дионисий Ареопагит. Божественные имена// Мистическое богословие.- Киев. 1991.

Кузнецов Д.А. О чем умолчал ваш учебник. – М.: Протестант. 1992.

Кунафин Р. Вероятность невероятного. Наука против предрассудков// Cотворение. 2002. № 1.

Мора П. Несостоятельность вероятностного подхода// Происхождение предбиологических систем. – М.: Мир. 1966.

Тростников В. Им же вся быша…// Москва. – 1995. №1.

Хоменков А. Закат «естественно-научного» материализма и христианское мировоззрение// Континент.- 1994. №2(80).

Югай Г.А. Философские проблемы теоретической биологии. – М.: Мысль. 1976.

Юнкер Р.; Шерер З. История происхождения и развития жизни. СПб. Кайрос. 1997.

Обедненный уран и богатая фантазия

А.Б.Колдобский, МИФИ, г. Москва

Совместными усилиями некоторых экологов и СМИ, кажется, найдено новое «атомное пугало». Таковым стало боевое применение в иракском и, возможно, в косовском конфликтах бронебойных снарядов с сердечником из обедненного урана.

Жуткие сообщения о тяжелых, неизлечимых заболеваниях решительно всех органов вследствие воздействия этого «дьявольского вещества» как на военнослужащих, так и на гражданское население в зоне конфликта создают впечатление о таких боеприпасах как о каком-то новом виде оружия массового уничтожения. В этой связи американских военных порой сравнивают с пилотами, бомбившими Хиросиму и Нагасаки.

Отвлекаясь от военно-политического аспекта вооруженных конфликтов вообще, замечу, что осуждать размахивание военной дубинкой следует с предельной точностью в аргументации и полным пониманием существа дела, иначе осуждающий начинает выглядеть смешно, а лучшего подарка осуждаемому не придумать (если только сама кампания осуждения им же и не инициирована, о чем ниже).

О чем же идет речь в данном случае? Уран как ядерный материал представляет интерес, в общем, лишь постольку, поскольку он содержит легкий изотоп высокой делимости – уран-235. Его в естественном уране всего 0,7 % (остальное – уран-238), поэтому важнейшей областью ядерной индустрии являются промышленные технологии изотопного обогащения урана по урану-235. Степень этого обогащения может быть разной: от нескольких процентов для топлива большинства энергетических реакторов до 90 % и выше – для оружейного урана. Существо, однако, всегда одинаково: из некоторого исходного количества урана удаляется определенная часть урана-238, тем самым повышается процентное содержание урана-235. Можно, конечно, поступить и по-другому: не удалять уран-238 из естественного, а добавить урана-235, – на этом принципе и основывается развивающийся в последнее время процесс конверсии оружейного урана

(ВОУ–НОУ). Но для этого уран-235 надо, как минимум, иметь, и мы снова возвращаемся к первому подходу.

Вот эта удаляемая часть и называется обедненным ураном. Этот отходный, шлаковый продукт технологий изотопного обогащения представляет собой почти чистый уран-238 – урана-235 в нем в 100 и более раз меньше, чем в естественном уране. В ядерных (как, впрочем, и иных) технологиях он почти не применяется. Цепную реакцию деления в нем нельзя вызвать ни при каких условиях (понятие критической массы отсутствует). К современному ядерному оружию он, естественно, никакого отношения не имеет. А вот в качестве бронебойных сердечников снарядов малокалиберных (в частности авиационных) пушек он действительно используется. Такие снаряды входят, например, в боекомплект американского штурмовика А-10 и вертолета «Апач», одной из основных задач которых является борьба с бронетехникой.

Причин для этого много. Во-первых, обедненный уран (как и естественный уран) – металл очень тяжелый (плотность 18,7 г/см3). Во-вторых, очень твердый (220 кг/мм2 по шкале Роквелла). В-третьих, достаточно тугоплавкий (температура плавления 1132 °С). Все это в совокупности и обуславливает высокую боевую эффективность таких снарядов. Наконец, практика промышленных технологий изотопного обогащения накопила в ряде стран (в частности в США) тысячи и тысячи тонн этого материала. Поэтому он относительно дешев, а это очень важно с учетом большого расхода содержащих его боеприпасов, поскольку упомянутым артиллерийским системам присуща, как правило, высокая скорострельность.

А теперь обратимся к радиационным и экологическим аспектам. Начнем с того, что с точки зрения опасности внешнего облучения обедненный уран в виде изделия любой формы (в частности бронебойного сердечника) ничуть не более опасен, чем, например, кусок железа или меди. Разумеется, он радиоактивен, но огромный период полураспада (4,5 млрд лет) делает его радиоактивность почти неощутимой, ведь интенсивность ионизирующего излучения радиоактивного материала обратно пропорциональна периоду полураспада. Далее, обедненный уран – практически чистый a-излучатель, и следовательно, даже то «хилое» излучение, которое испускают его ядра, тут же задерживается самим материалом – пробег a-частиц в плотных средах не превышает долей микрона. Проникающего же g-излучения уран-238 не испускает, а в природных урановых рудах его источником является не сам уран, а находящиеся с ним в равновесии продукты его распада, в первую очередь радий-226. Еще супруги Кюри установили, что радиоактивность урановой руды неизмеримо выше, чем выделенного из нее собственно урана. Эти продукты распада отделяются от урана на самых ранних стадиях технологий обогащения, а для накопления радия в химически выделенном уране нужны тысячи лет – радиационное равновесие достигается через 5–6 периодов полураспада радия, который составляет 1600 лет. Понятно, что несколькими годами хранения обедненного урана в сравнении с этим временем можно пренебречь и считать, что радия (и других радиоактивных продуктов распада, в частности радона) в обедненном уране нет, следовательно, нет и сколько-нибудь заметного внешнего излучения, а с ним – и соответствующей опасности.

Обратимся теперь к потенциальной угрозе попадания обедненного урана внутрь организма. Действующие «Нормы радиационной безопасности» (НРБ-96) и «Стандарты безопасности труда» (ГОСТ 12.1.005-76) рассматривают две возможные формы внутреннего воздействия урана: в виде мелкодисперсной пыли и растворимых соединений. Это и понятно – глотать уран кусками никто не собирается ни в промышленности, ни в боевой обстановке. с другой стороны, уран совершенно нелетуч (в отличие, например, от ртути или того же плутония), и сам по себе в виде газовой или мелкодисперсной аэрозольной фракции попасть во внешнюю среду не может.

Растворимые соединения исключаются сразу – химия урана такова, что образоваться при боевом применении рассматриваемой системы оружия они не могут, а в природных субстанциях (воде) уран почти нерастворим. Кстати говоря, в НРБ вообще не рассматриваются растворимые соединения урана в качестве радиоактивной субстанции, и их предельно допустимая концентрация в воде (1,8 мг/л) определяется не радиационным воздействием, а химической токсичностью (с поражением, главным образом, почек). Это и неудивительно – в обменных процессах уран почти не участвует, а попав в организм, довольно быстро из него выводится (в отличие, например, от йода-131, жадно захватываемого щитовидной железой, или стронция-90, накапливающегося в костной ткани). Что же до опасений (и громогласных высказываний) о долговременной экологической опасности вследствие постепенного вымывания соединений урана во внешнюю среду в чрезвычайно низких концентрациях, то с этой точки зрения с гораздо большим основанием следует опасаться морской воды или минеральных источников, где естественная концентрация урана во много раз выше, чем в таких вымываниях. А в качестве главных виновников экологических бедствий рассматривать, например, рыболовов с их свинцовыми грузилами и охотников, обильно начиняющих свинцовой дробью как уток и рябчиков, так и (при промахах) реки, болота и леса, – предельно-допустимые концентрации растворимых соединений свинца намного ниже, чем урана. О промышленности же и говорить нечего…

Обратимся теперь к нерастворимым соединениям урана. Наибольшая опасность, обусловленная их воздействием, справедливо связывается с поступлением в организм через органы дыхания с мелкодисперсной пылью и особенно аэрозолями. В этом случае действующими нормативами уран рассматривается как чрезвычайно вредное вещество с предельно-допустимой концентрацией в воздухе производственных помещений (в аэрозольной форме) 0,075 мг/м3. Возникают, однако, два вопроса. Первый: насколько реально достижение подобных концентраций в экологически значимом масштабе при боевом применении снарядов с урановым бронепробивающим сердечником? Ответ очевиден: абсолютно нереально. Здесь «производственным помещением» с большой натяжкой можно считать лишь внутренний объем танка или БМП при удачном попадании, но в этом случае, если экипаж спешно покидает подбитую машину, «урановый» поражающий фактор не успевает сработать, а если остается внутри, то что тут и обсуждать? Что же до значимости «урановой опасности» на открытой местности, то с учетом очевидных факторов, понижающих концентрацию (ветер, конвективные процессы и др.) и реально используемых в обсуждаемых боеприпасах количеств урана, а также сравнительно небольшой его доли, переходящей при боевом применении в пылевую и аэрозольную фракции, об этом и говорить неловко.

Еще более интересен второй вопрос, поскольку ответ на него во многом проясняет причину возникновения анализируемой «уранофобии». Именно: является ли экологическое и биологическое воздействие обедненного урана, безотносительно к вариантам его реализации, по своим последствиям чем-то настолько «кошмарным», что воздействие иных, хорошо известных субстанций к нему и близко не стоит? Увы… Вот наудачу несколько значений предельно-допустимых концентраций (при аэрозольном воздействии) других вредных веществ, вбрасываемых либо в доступные человеку экосистемы, либо прямо в организм в чудовищных количествах и бурных осуждающих кампаний отнюдь не вызывающих: соединения свинца, тоннами извергаемые в воздух стадами автомобилей, – 0,005– 0,001 мг/м3, ртуть, основа огромного количества химических производств, – 0,01 мг/м3, бензопирен, жадно поглощаемый курильщиками, – 0,000 15 мг/м3 и т.д. А если обратиться к тем же конкретным боевым действиям, вследствие которых и зародился новый атомный жупел, то как-то язык не поворачивается, находясь в здравом уме, ставить всерьез эту проблему на фоне действительного экологического кошмара вследствие нефтяных пожаров от бомбардировок Ирака и разрушения югославских химических предприятий.

Автор вовсе не собирается переводить дискуссию на рельсы «сам дурак» или «бывает и хуже». Но для него вполне очевидно: проблема «катастрофальных экологических последствий» боевого применения «урановых снарядов» во многом вымышлена, надута почти из ничего. Остается лишь предположить, кому и зачем это нужно (и/или выгодно).

Здесь проглядываются два интереса. Первый: стремление хоть таким образом еще раз косвенно «укусить» атомную промышленность и энергетику по принципу «там уран и тут уран…». Такое подозрение в особенности усиливается при сопоставлении персоналий (личностных и групповых) авторов урано-бронебойной шумихи и их хорошо известным отношением к атомной энергетике. Не исключено, впрочем, что в некоторых случаях речь может идти и об искреннем непонимании того, что «уран» и «дьявол» – все-таки разные вещи, и кричать «Чур меня!» в первом случае вовсе необязательно. Однако к экологии это отношения не имеет.

Но автор допускает и другую версию. Нельзя забывать, что речь идет об оружии, о средстве вооруженной борьбы. С учетом этого вполне возможен умышленный вброс дезинформации, направленный на преувеличение поражающей способности боевых средств с целью подавления морального духа и способности к сопротивлению не только непосредственного противника, но и военнослужащих и гражданского населения в других странах, против которых эти средства также могут быть обращены. Направленная дезинформация – неотъемлемая часть военной политики, а в рассматриваемом нами случае ее воздействие многократно усиливается царящей в широких слоях общества радиофобией.

Автор, разумеется, целиком согласен с высказываниями журналистов и экологов, что без урановых бронебойных снарядов было бы лучше, чем с ними. Но это высказывание с учетом технического характера современных боевых действий, по существу, равнозначно следующему: мир лучше войны. Тут уж действительно не поспоришь.

Что же до упоминания о «жутких болезнях» военнослужащих и гражданского населения в зонах боевого применения рассматриваемых снарядов, автор не может здесь обсуждать их ввиду полного отсутствия у него достоверной фактической информации. Речь идет о сведениях не на уровне эмоций, а с изложением характера заболеваний, их клиники, частоты возникновения в сравнении с квалифицированно выделенными контрольными группами и т.д. Однако утверждения об обусловленности этих заболеваний радиационным воздействием урановых бронебойных сердечников сразу позволяют высказаться вполне определенно: верны либо эти утверждения, либо все воззрения и опыт современной радиобиологии и радиационной физики.

Второму автор доверяет больше.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.cl.ru/

Несут ли высокие технологии технологии гуманность?

Чечеткина И. И.

Сегодня человек все больше погружается в мир, проектируемый для него наукой и техникой. Техника и технологии не только обслуживают человека, выражая его жизненные потребности и стремления к прогрессу, «обволакивая» его извне, но и создают его изнутри, делают своим произведением.

Может показаться, что практическая эффективность науки и техники ближе всего к нуждам простого человека, но так ли уж этот искусственный мир соразмерен и гармоничен человеку? Или за приближение науки к потребностям человека нужно платить? Несут ли высокие технологии гуманность?

Можно и нужно говорить о технике и технологиях в самых лучших их проявлениях. Действительно, они дают человеку небывалое могущество – от средств вооружений до средств массовой информации. Благодаря технологиям мы выходим в мировую сеть, запускаем автомобильные двигатели, летаем в космическом пространстве. Технология может сделать нас умнее и счастливее, избавить от изнурительного труда и повысить нашу работоспособность.

Но в самых худших своих проявлениях техника и технология могут исказить и уничтожить человеческую жизнь или превратить ее в зону, отравленную современными технологиями. И в обществе есть признаки отравления людей техникой и новыми информационными технологиями, биотехнологиями, клеточными медицинскими технологиями и т. д. Можно выделить такие симптомы отравления, как неограниченное потребление людьми «духовных» добавок, которые предлагаются информационными технологиями, страх и преклонение перед техникой и технологиями, неразличение реальности и фантазии, принятие насилия как нормы жизни. Можно также говорить об окончательном результате отравления – отчуждении человека от общества и его жизни в одиночестве в рассеянности и растерянности.

Симптом первый – неограниченное потребление человеком «духовных» добавок. Современный человек осознает пустоту своего бытия и пытается ее хоть чем-то заполнить. Одни предпочитают «тихие» занятия: садоводство, ландшафтный дизайн, фэн-шуй, фитнес, другие вступают в секции боевых искусств, третьи ищут смысл в религии. Но, несмотря на эти занятия, духовная пустота остается, ее начинает заполнять массовая культура, на службе которой находятся информационные технологии. Они обещают быстрое решение фундаментальных проблем человека. Глянцевые журналы, видеозаписи и телевидение расскажут, как выбрать спутника жизни, сохранить здоровье и стать привлекательным, избавиться от вредного окружения и стать счастливым за пять минут.

Со всех телевизионных каналов вторгается к человеку паранаука: астрология, нумерология, френология, хиромантия, магия, колдовство и эзотерика. В Интернете проводятся конференции магов, выдаются виртуальные дипломы. Реакция официальной науки – не замечать все это. Паранаука предлагает зарядить человека невидимой энергией, дать ему душевное спокойствие и равновесие, раскрыть смысл бытия.

Человек, соблазняясь обещаниями, превращается в розничного покупателя и желает, чтобы ему преподносили все блага «на блюдечке с голубой каемочкой». Он хочет мгновенно освободиться от стресса и болезни, желает с помощью таблеток, порошков, пищевых добавок, витаминов, поясов из собачьей шерсти, кефира «Активия» стать еще здоровее, стройнее, сексуальнее и привлекательнее. Человек верит в обещания технологии и желает неограниченно потреблять предлагаемые блага. Но вместе с тем он понимает, что делает что-то не так, что духовный дефицит остается и заполнить его невозможно.

Симптом второй – страх и преклонение перед техникой и технологией. Все надежды на лучшую жизнь, прогресс общества человечество связывает именно с технологиями. Интернет повысит качество образования, генная инженерия искоренит болезни, а биотехнология накормит голодающее человечество.

Генетические технологии столь мощны, что могут защитить нас от многих инфекционных заболеваний, вызванных патогенами, терапия стволовыми клетками приведет к избавлению от сердечно-сосудистых, онкологических, аутоиммунных заболеваний, болезней Альцгеймера и Паркинсона, пороков развития, а клеточные технологии помогут омолодиться у косметолога.

Вместе с этим генетические технологии несут чрезвычайную опасность. Основная цель генных технологий – видоизменить ДНК, закодировав ее для производства белка с заданными свойствами. Вторжение в ДНК, добавление в нее чужеродных генов могут нарушить процессы метаболизма в клетке. Генная инженерия в корне отличается от выведения новых сортов и пород. Манипулирование генами представляет собой одно, а комбинирование материнских и отцовских хромосом, которые происходят при естественном скрещивании – другое. Может ли генная инженерия управлять процессом встраивания нового гена? Пока невозможно даже предвидеть место встраивания гена и те эффекты, которые за этим последуют. Имеющиеся сведения о ДНК неполны, чтобы это предсказать. При встраивании могут образоваться опасные для организма вещества и вирусы, которые могут соединяться с генами инфекционных вирусов, создавая еще более агрессивные вирусы, чем исходные. Растения, несущие в себе агрессивные вирусы, являются вредными не только для полезных насекомых и растений, но и для людей.

Биотехнологические кампании обещают нам необычайный ландшафт – бескрайние поля морозоустойчивых и устойчивых к паразитам растений. Но генетические изменения в генотипе растений и животных приведут к утрате биологического разнообразия, к ослаблению одних культур и усилению других, выведению очень устойчивых к пестицидам и гербицидам сорняков и паразитов культурных растений и как следствие – загрязнению почвенных и проточных вод пестицидами и гербицидами, поскольку модифицированные растения толерантны к ним. «Генетическое загрязнение» в виде модифицированных растений может нанести непоправимый урон природе и вызвать катастрофические неурожаи. Трансгенные технологии несут необратимые последствия. Технологии и техника могут принести человеку неисчислимые бедствия: масштабные техногенные катастрофы, взрывы атомных реакторов, падающие с неба самолеты, взлетающие по ошибке боевые ракеты, крах мировой экономики. Технология представляет собой неконтролируемую силу, и мы испытываем перед ней страх и трепет. Ежедневно соприкасаясь с технологией, мы начинаем кидаться из одной крайности в другую. Сегодня мы с восторгом бросаемся в ее объятия, надеясь, что она сделает нашу жизнь лучше, но когда этого не случается, испытываем раздражение и страх. Технология стала определять наш выбор, наши действия и поступки. Наши отношения с ней вызывают смесь восхищения и страха. Симптом третий: мы перестали различать реальность и фантазию. Технологии позволяют неограниченно создавать суррогаты, эрзац, виртуальную реальность и киберов. Мы постоянно задаем себе вопросы: «Это реальность или выдумка?», «Были ли американцы на Луне или это спецэффект?», «Актер действительно покоряет Эверест с кислородным прибором или ему помогла технология?», «Он действительно плывет в лодке или никуда не движется?», «Настоящие ли у актрисы волосы и грудь?», «Актер действительно выпрыгнул с третьего этажа или была сброшена кукла?» и т.д.

Нас везде окружают экраны, они пронизали нашу жизнь: киноэкраны, телевизионные экраны, компьютерные экраны, экраны органайзеров и телефонов, дисплеи микроволновых печей и больничных мониторов. Они нас информируют и развлекают. Их производители уверяют, что это виртуальный мир, и то что на экранах показывается, не должно восприниматься всерьез. Отношение к экрану как к чему-то безобидному может привести к разрушительным последствиям. У экрана плоская поверхность и изображение на нем кажется трехмерным, технологическое средство убеждает нас в реальности происходящего. Экраны могут глубоко искалечить память человека и нанести ему психическую травму. В сериалах мы можем переживать «реальную смерть»: в фильме «Челюсти» на ныряльщика нападает акула и поедает его, в «Молчании ягнят» каннибал жестоко расправляется со своими жертвами, в «Армагеддоне» происходят мировые катаклизмы и показывается неизбежная массовая гибель людей. Телевидение выставляет напоказ интимнейшие моменты жизни человека: деторождение, половой акт, пластическую хирургию и хирургию головного мозга. Вряд ли обыкновенные люди согласились бы выставлять себя «на показ» потребляющей публике. Экраны стали очень реальными. Они посылают нам образы, от которых мы с радостью бы избавились, но они продолжают жить в нас, превращаясь в кошмары.

Симптом четвертый: мы стали воспринимать насилие как норму жизни. Массовая культура привела к феномену, названному Адорно «культуриндустрией». Кино, радио, телевидение сами себя называют индустриями, потому что производят свои продукты серийно, подобно промышленному производству. Такие произведения недолговечны и спекулируют на проблемах СПИДа, употребления наркотиков, развивают темы насилия, техногенных катастроф и секса. Вымышленное насилие влечет как наркотик. Оно комично, доставляет удовольствие и развлекает. Им увлекаются, ищут по всем каналам телевидения и в сети Интернет, загружают в компьютеры в виде электронных игр. Фрейд дает этому такое объяснение: культура подавляет в человеке природное начало, его инстинкты и в качестве неудовлетворенных страстей мы вынуждены использовать искусство, поэтому в массовой культуре так много секса и агрессии.

Отечественное киноискусство стало коммерческим. Произошла его глобализация по голливудским стандартам. Фильмы стали насыщаться драками, погонями и перестрелками. Сцены насилия есть не только в боевиках, триллерах, но и в детской мультипликации. Это компенсирует непривлекательность сюжета и характеров героев и привлекает внимание зрителя, неразвитого в художественном и социальном отношении. Насилие универсально. На нем строится реклама, педагогика, секс, фотография, игровые, художественные и документальные фильмы. Особенный интерес СМИ вызывают массовые формы насилия: террористы, антиглобалисты, футбольные фанаты, бушующие студенты. Психологи уверяют, что прямой связи между демонстрацией насилия и ростом агрессивности нет. Но вот данные МВД России за 2007 год: за последние 6 лет количество сексуальных преступлений против детей возросло в 26 раз. В 2007 году погибло 2500 детей, значит – погиб один ребенок из десяти тысяч детей, вышедших из дома на улицу. Что же случилось шестью годами раньше, почему получили в обществе такой взрыв насилия? В 2001 году по центральным каналам телевидения показали передачи о маньяках-педофилах в программах «Обратная сторона» и «Птичий грех». По телевизору показывали очередную жертву, подробно рассказывали, как мучил ее маньяк, и объясняли, что так поступать плохо. После этого продажа порно-кассет возросла втрое. Демонстрация таких фильмов, по заключению психологов, сначала вызывает у человека ужас и отвращение, затем (через несколько минут) включаются механизмы самозащиты и происходит идентификация, но не с жертвой, а с насильником. Сначала человеком движет любопытство, затем низкие инстинкты и агрессия.

Убийцам щедро предоствляют эфир. Битцевский маньяк-убийца по всем каналам излагал биографию и свои взгляды на жизнь. Что делает телевизор с психикой детей? Р. Пацлаф написал книгу «Застывший взгляд», в которой утверждает, что чем чаще дети смотрят телевизор, тем больше дефицит в формировании функций мозга, страдают творческие способности: фантазия, интеллект, с трудом формируются восприятия тепла, движения и равновесия, нарушается речь. Телевизор вызывает передающееся всему телу оцепенение глаз, когда ребенок долго сидит перед ним неподвижно. Имеет место застой не только движения, но и воли.

Образование и воспитание – это два крыла, которые делают человека Человеком с большой буквы. Может ли телевидение воспитывать? Нет. Учитель, родители могут. Они отбирают все самое лучшее, основываются на принципах морали и традициях. Чему может научить программа «Дом-2» или «За стеклом»? Ответ: пошлости и безнравственности, такое телевидение всем покажет, «как надо жить». Косметика, жвачки, подозрительные витамины и лекарства, реклама пива и алкоголя: главное – продать товар и получить доход. Что нужно, чтобы покупали? Достаточно сделать человека тревожным. У тебя перхоть, запах, целлюлит? Скорей намажься этим средством, выпей вот это лекарство – и твоя проблема решена!

В обществе потребления не нужны высокие идеи, перестают интересоваться наукой, поэзией и философией. Никто не выйдет встречать покорителей космоса и океана – равнодушие. Эйзенштейн считал, что кинематограф – это насилие. С телевизором не спорят, говорит он один, а вы глотаете. Человек подключен, а мозг отключен. Мысли и возражения здесь не предусмотрены.

Есть творческие люди. Они производят культуру: искусство, науку, философию. Нация ориентировалась на них как на законодателей вкуса и стиля, их взгляды и идеи перенимало общество. На кого же ориентироваться в наши дни? На тех, кто формирует рейтинговые передачи? Кто же эти люди? Это – 5 % населения Москвы, решающие, что будет смотреть нация. Этим людям вручают специальные приборы – пилметры, с которыми они живут десятки лет. Пилметр показывает, кто смотрит и что смотрит. Они обязаны каждый день регистрироваться и смотреть различные каналы не менее пяти часов в день. Это – 550 семей в Москве. Они получают подарки и вознаграждения за изучение вкусов телезрителей. Благодаря их наблюдениям, ТВ-каналы решают, когда и какие передачи показывать. Они являются анонимными экспертами передач. Если рейтинг передачи 10 %, то люди думают, что за нее проголосовало 10 % населения страны, но в действительности – это выбор анонимных экспертов. Рейтинговое телевидение уже вырастило поколение детей, посмотревших к 18 годам свыше 20 тыс. убийств. Теперь они – народ России. Какое будущее его ждет? Такое, какое описал Андерсен в сказке «Снежная королева»: злющий тролль смастерил волшебное зеркало, в котором все доброе и прекрасное уменьшалось, а все злое и безобразное становилось больше и ярче. Наконец-то для тролля и его учеников стало возможным увидеть все в искаженном виде! Они носились с зеркалом повсюду, а напоследок им захотелось добраться и до неба, чтобы посмеяться над ангелами и Творцом. Но чем выше они поднимались, тем сильнее кривлялось изображение в зеркале, наконец, его перекосило и оно вырвалось из рук, упало на землю и разбилось на мелкие осколки. Осколки стали попадать людям в глаза, и такие люди видели все навыворот. Некоторым людям они попали прямо в сердце, и это было хуже всего: оно превратилось в кусок льда. Симптом пятый: мы относимся к технологии как к игрушке. Потребление всегда развивалось от роскоши к игрушке. Сначала автомобиль считался роскошью, теперь дома окружают автомобильные ландшафты. Автомобили стали для нас игрушкой, которую нужно попробовать. Кофемолка, тостер, ростер, пылесос и холодильник прежде были для человека роскошью, теперь бытовая техника тоже становится новой игрушкой.

С помощью тостера можно испечь хлеб в виде морды панды, есть пылесосы в виде игрушек. Игрушки вездесущи. Есть игрушки для взрослых: индивидуальные летательные аппараты, дорогие автомобили, оргтехника и музыкальная техника, радиоуправляемые роботы, секс-игрушки. И есть игрушки для детей: легковые и грузовые автомодели, работающие на бензине, радиоуправляемые модели военной техники и домашние «любимцы», работающие на батарейках, страшные динозавры. Деревянные лошадки, самокаты, велосипеды уходят в прошлое. На смену им пришли технические новинки: электросамокаты на аккумуляторах, электроскутеры, мини-байки (спортивные мотоциклы), квадроциклы и гидроциклы.

Мы быстро осваиваем новые игрушки, потому что в глубине души остаемся детьми, и все покупаем и покупаем очередные игрушки, складируем их дома. Обычные жилые комнаты набиваются оргтехникой, компьютерами, принтерами, факсами и сканерами. Ящик с игрушками для ребенка разросся до размеров комнаты с игрушками.

Игрушка для ребенка должна стать «умной» и «навороченной»: с массой опций и дополнений, чтобы хорошо продаваться. В юлу встроен генератор и светоизлучающие диоды, железная дорога компьютеризирована, чтобы не допустить столкновения поездов, составы, шлагбаумы снабжены миниатюрными цифровыми камерами, мягкие игрушки разговаривают с детьми. К кукле-мальчику полагается купить танк и гоночную машину, к кукле-девочке – дом, мебель, посуду, платья. Ребенок должен как можно скорее привыкнуть к супермаркету и традиции потребления.

Дорогостоящие игрушки сами по себе никакой ценности не несут, поскольку богатство само по себе не имеет никакого значения – вместе с ними покупается социальный статус и имидж. Через традиционную игрушку всегда передавались детям культурные нормы и ценности. Она служила выражением архетипа представлений о добре. Деревянные лошадки с упряжью воспитывали любовь к животным, солдатики отличались выразительностью и учили быть защитниками и не бояться ничего, даже сил природы, куклы представляли скромные и обаятельные женские образы.

Теперь вместо «голышей» Кати и Маши пришли куклы Братц и Барби. Играя с Барби, куклой с женскими формами в шикарных одеждах, девочка чувствует себя горничной, ухаживающей за госпожой и убирающей ее дом. Исчез образ куклы-дочки, которая нуждалась в любви и заботе своей маленькой хозяйки.

Кукла задает образ человека. Образ куклы Братц таков, что ребенок сразу попадает под его влияние. Дети впитывают те качества, которые наиболее ярко выражены внешне. Агрессивность, манерность, сексуальность, самодовольство со временем могут стать качествами самого малыша. К кукле Братц предусмотрены запасные ноги. С очень малого возраста нормальный ребенок должен знать и понимать, что никому нельзя причинять боль. Игры же со сменой частей тела могут перевернуть представление детей о том, что если оторвать ногу, то это больно и страшно, вместо этого предлагается другая модель поведения: ногу можно запросто оторвать и заменить другой. Вместо сочувствия и способности к сопереживанию чужой боли нетрудно посеять семена жестокости. Сначала не жалко куклу, потом живую кошку, а там – и маму с папой.

Специалисты Центра игры и игрушки Московского городского психолого-педагогического университета говорят о том, что в игре ребенка одновременно происходят два процесса: с одной стороны, он выражает себя (свой опыт, свои знания, создает воображаемые образы), а с другой – ребенок строит самого себя, осваивая мир человеческих отношений и представлений. Куклы Барби, Братц и подобные им многие электронные игрушки не формируют сердечную привязанность ребенка, его ум и заботу. Игрушки заполняют наш досуг, но это не означает, что мы должны заполнить его чем попало. Досуг не должен основываться ни на желании потреблять, ни на релаксации, ни на стремлении к безудержным развлечениям. Мы должны проживать его со всем богатством ощущений, с целью и смыслом. Может, лучше полка с книгами, коньки, лыжи и плавательный бассейн? И купить ребенку разноцветный мяч, строительные кубики и куклу, но не разряженную даму, а куклу-дочку?

Симптом шестой: мы живем в одиночестве и рассеянности. Технологии соблазнили нас своими возможностями: электронная почта соединила нас через огромные расстояния, но нам стало приходить огромное количество ненужных сообщений, портативный компьютер стал для нас незаменимой вещью для работы, но он привязал нас к ней даже во время досуга и отпуска, видеокамера и фотоаппарат позволили получить мгновенное фото и зафиксировать волшебные моменты жизни, но потом составить архив из полученных никому не нужных снимков. Телевидение, домашние кинотеатры и плейеры никогда не станут атрибутами домашнего очага. Члены семьи расходятся по разным комнатам и смотрят любимые фильмы или слушают любимую музыку в одиночестве. Жизнь начинает протекать в изоляции.

Что означает «гуманность» и могут ли высокие технологии стать гуманными? Едва получив то, что желаем, мы уже тянемся к другому благу и начинаем желать еще большего. То, что нам сегодня кажется благополучием, завтра оказывается нищетой. Жизнь превращается в безостановочный бег в неизвестное, в пустоту. Страсть как душевный провал удовлетворить невозможно, он не имеет дна. Преодолеть страсть – значит преодолеть свою витальность и выйти в мир духовных ценностей, в сферу «должого». Именно нравственным началом человек отличается от всего другого мира. А это сопряжено с такими внутренними чувствами, как доверие, любовь, благоговение перед жизнью, чувством вечности и чувством бессмертия души. Отсюда следует назначение человека – вносить в мир духовное тепло, заботливое отношение к гармонии природного бытия.

А. Швейцер определяет гуманность как доброе отношение человека к своему ближнему. Гуманность заставляет нас прислушиваться к своему сердцу и следовать его велениям. Достичь доброты – значит прийти к согласию со своей сущностью, прийти к душевному равновесию. Гете говорит о гуманности так: гуманность вкладывает в душу наслаждение, дух – в потребность, грацию – в силу, сердце – в величие. Кант считал, что гуманность – это чувство блага в общении с другими, всеобщее чувство участия, соответствующее человечеству товарищество, благодаря которому он отличается от животной ограниченности. Новые технологии меняют человеческие представления о неприкосновенности человеческой жизни, о невмешательстве в ход естественной истории, о правах человека и общественных ценностях. Гуманности становится все меньше. Люди начинают привыкать к озлобленности (газеты, телевидение, Интернет, электронные игры). Генетические технологии бросают вызов традиционным религиозным верованиям, расшифровка генома человека и вторжение в ДНК изменяют понимание человеком собственной природы. Новые биомедицинские технологии – искусственное оплодотворение, трансплантация органов, реанимация и клонирование создают власть над человеческой жизнью. Злоупотребление властью может привести к коммерциализации услуг, к бюджетному финансированию сомнительных в нравственном отношении научных исследований, к внедрению идеи создания высшего элитного типа людей и нетрадиционным семейно-брачным отношениям.

Технология представляет собой линзу, через которую преломляется смысл человеческого бытия. Это способность принять технологию, которая сохранит нашу человечность, и отвергнуть технологию, которая грубо в нее вторгается. Технология представляет собой неотъемлемую часть нашей культуры, является продуктом ее эволюции. И она является равноправным партнером искусства, литературы, драматургии, философии, религии и естествознания. Они питают душу технологии. Эти области культуры выражают то, что значит быть человеком, и помогают применять технологию так, чтобы можно было пользоваться ее достижениями. Это знание того, от чего следует отталкиваться в работе и жизни, чтобы сохранить свою гуманность.

Принципы построения гибкой технологии проектирования

А.В.Кудрявцев

1. Идеальная модель гибкой технологии проектирования (ГТП).

ГТП строится с учетом того, что в процессе исследования объекта и происходящих с ним изменений цели творческой деятельности все время меняются, как и собственно зона приложения деятельности. Ни один известный сегодня метод не является универсальным, то есть не может обеспечить поддержку на всех этапах творческого процесса. Анализ показал, что неперспективно и построение универсального метода как линейной последовательности эвристических правил, приемов и т.п (пример — семейство АРИЗов, становящихся все более громоздкими в ответ на вывление дополнительных сложностей в работе с задачами, имеющими некие особенности) . Введение в алгоритм разветвлений (Горьковский «комплексный метод», Волгоградская версия алгоритма) способно привести в пределе к получению мощной сети специализированных операторов, изучение которой сопряжено с большими трудностями. Кроме того, переход от одной длинной последовательности к ряду коротких, является всего лишь временным, частичным устранением противоречия. Помимо этого, в таких методах не устраняется самый большой недостаток стандартных процедур обработки задачи — человек остается как бы «заложником» навязанной ему логики, средств решения. Проблема множественности методов познания стоит в философии уже давно. Наиболее правильно и точно ее разрешил Г. В. Гегель, указавший, что следует отказаться от понятия метода как наперед заданного интеллектуального инструмента, применяемого различными субъектами к различным задачам. Форма метода в принципе не может быть отделена от содержания, т.к. метод представляет собой содержание, данное в сжатой форме. Неотделим метод и от субъекта творчества.

Для реализации такого подхода потребуется, чтобы метод как последовательность шагов, операций создавался каждый раз в процессе решения задачи. Сформулируем основные требования к такому методу. Помимо обязательной эвристичности и доступности он должен быть обозримым, гибким и широко применимым. Важной требуемой характеристикой является открытость метода — появляющиеся новые инструменты (либо постепенно осваиваемые пользователем) должны включаться в работу без изменения основных принципов.

В основе нового поколения методов должно лежать понимание того факта, что в процессе исследования объект постоянно меняется, а при работе с одним и тем же объектом меняются цели его исследования. Это понимание привело к тому, что появилось, как минимум, двумерное пространство движения к решению. Осями здесь будут разрешенные в рамках концепции обобщенные виды деятельности в процессе решения задачи, а также совокупность возможных образов исследуемого объекта.

Возможна здесь и третья ось — ось состояний (свободы от барьеров) субъекта творчества.

В описанных двумерном и трехмерном пространствах будут располагаются операторы (модули) поискового процесса. Каждый из них жестко задан в том смысле, что позволяет при работе с одним объектом достичь одной элементарной цели.

2. Цели исследования в ГТП — принципы диалектического метода познания.

Рассмотрим ось целей исследования в организуемой матрице. В качестве элементов оси возьмем принципы диалектического метода познания, т.к. они наиболее полно и комплексно раскрывают всю совокупность познавательных процедур в процессе творческой деятельности. По мысли В.И. Ленина («Философские тетради») к основным элементам диалектики как метода познания относятся следующие:

«1. Объективность рассмотрения

2. Вся совокупность многоразличных отношений этой вещи к другим

3. Развитие этой вещи, ее собственное движение, ее собственная жизнь

4. Внутренне противоречивые тенденции в этой вещи

5. Вещь как сумма и единство противоположностей

6. Борьба, развертывание этих противоположностей, противоречивых стремлений

7. Соединение анализа и синтеза — разбор отдельных частей и совокупность, суммирование этих частей вместе

8. Отношения каждой вещи не только многоразличны, но всеобщи, универсальны. Каждая вещь связана с каждой.

9. Не только единство противоположностей, но переходы каждого определения, качества, черты, стороны, свойства в каждое другое (в свою противоположность).

10. Бесконечный процесс раскрытия новых сторон, отношений

11. Бесконечный процесс углубления познания человеком вещи, явлений, процессов и т.д., от явлений к сущности и от менее глубокой к более глубокой сущности.

12. От сосуществования к каузальности и от одной формы связи и взаимозависимости к другой, более глубокой, более общей.

13. Повторение в высшей стадии известных черт, свойств низшей.

14. Возврат якобы к старому (отрицание отрицания)

15. Борьба содержания с формой и обратно. Сбрасывание формы, переделка содержания.

16. Переход количества в качество.»

Принципом диалектического метода познания (и диалектической логики) является положение, сформулированное на основе той или иной всеобщей формы бытия или диалектической закономерности и содержащее в себе определенные требования к мыслящему субъекту, ориентирующие его в познавательной деятельности.

Принцип по сути отражает определенные закономерности, выраженные в виде требования (нормы).

В настоящее время отсутствует единая точка зрения на состав принципов. Так, например, М.Б. Митин различает четыре принципа:

— всесторонний анализ конкретного положения

— максимальный учет взаимосвязи и отношений действительности

— обнаружение реальных противоречий и стадий в их развитии

— историзм.

У Андреева насчитывается уже десять принципов:

— объективность рассмотрения

— всесторонность рассмотрения

— рассмотрение предмета в его движении и развитии

— единство исторического и логического

— рассмотрение вещи как единства и борьбы противоположностей

— единство анализа и синтеза

— бесконечность прогрессивного развития человеческого знания

— диалектическое отрицание

— единство формы и содержания

— переход количественных изменений в качественные

Существует и целый ряд других работ на эту тему(Ф.И. Георгиев, П.В, Попов, В.Г. Виноградов, В.С. Добрианов и др).

В данной работе представлена система принципов, построенная А. П. Шептулиным.

Рассмотрим принципы диалектического метода познания более подробно, делая при этом акцент на раскрытие сути метода, на его функции в процессе познания, в частности в процессе проектирования.

3. Принципы диалектического метода познания

Принцип отражения.

Этот принцип сформулирован на основе материалистического решения второй стороны основного вопроса философии, говорящего о вторичности сознания по отношению к материи.

Принцип отражения заключается в том, что в процессе познания при исследовании объекта надо исходить не из мышления, не из наших субъективных мнений о нем, а из него самого, из его собственной природы.

В «Философских тетрадях» В.И. Ленин (10) формулировал это требование как «объективность рассмотрения (не примеры, не отступления, а вещь сама в себе)».

Другими словами, в познании любой области действительности надо соблюдать требование объективности, в объяснении исследуемого предмета исходить из него самого, из присущих ему свойств и отношений.

Особенностью сознания как высшей формы отражения действительности является то, что сознание есть осознанное отражение действительности, что оно связано с целеполаганием и деятельностью, направленной на осуществление целей, а вместе с тем и на изменение действительности, другими словами, что оно является необходимым условием творческой деятельности. Сознание не может творить, создавать новое, не отражая действительности, не опираясь на необходимые ей свойства и связи, законы ее изменения и развития, т.к. все новое в объективной действительности, что создает человек в результате творческой деятельности, должно подчиняться объективным законам, существующим вне и независимо от сознания.

При разработке технических систем (ТС) принцип отражения реализуется в требовании учета объективных особенностей разрабатываемой системы. Определяя ТС как совокупность элементов, выделенных из окружающего мира или преобразованных для выполнения необходимой функции, мы подчеркиваем, что, с одной стороны, ТС — это материальное образование, с другой стороны — ТС приобретает ценность только в соединении с человеком, когда реализует требуемую функцию. Любую ТС можно видеть как часть более сложной системы, либо как совокупность различных систем низшего уровня. Например, радиоприемник можно рассматривать как часть системы радиосвязи, состоящей из радиопередатчика, линии связи и приемника. С другой стороны, можно говорить, о радиоприемнике, состоящем из антенно-фидерного устройства, гетеродина, усилителя и т.д., то есть из совокупности ТС низшего уровня. Выделение для анализа необходимого уровня рассмотрения — одна из основных функций принципа отражения. Можно сказать, что система для анализа выбрана верно, если она необходима и достаточна для реализации заданных функций.

Таким образом, на первой стадии исследования ТС мы переходим от функции, которую знаем, к предмету, который может эту функцию реализовать, и обратно — от предмета к уточненной функции.

Принцип активности.

При рассмотрении принципа отражения мы отмечали, что сознание отражает действительность субъективно и творчески. Активность субъекта в процессе познания является необходимым условием для раскрытия сущности исследуемого объекта, для выявления присущих ему свойств и связей. Чтобы раскрыть сущность объекта, необходимо воздействовать на него, поставить его в иные связи и отношения, отличные от тех, в которых он находится. Изменяя естественные состояния исследуемых объектов, человек шаг за шагом проникает в их тайны, раскрывает присущие им связи, законы, которым подчиняются их функционирование и развитие. Таким образом, активное воздействие на объект, его целенаправленное преобразование является не менее важным требованием, чем объективность. Принцип активности требует изменения объекта с целью выявления присущих ему необходимых свойств и связей, раскрытия его сущности, а не с целью его преобразования. Сюда же входит требование соответствующего изменения идеальных образов, возникающих в процессе познания объекта, образов, так или иначе отражающих его свойства и связи. Осуществляемые изменения, преобразования должны соответствовать реальным закономерностям исследуемой области действительности, должны отражать ее реальные свойства и связи. В методах поиска новых технических решений (МПНТР) принцип активности используется довольно широко. Например, в рамках алгоритма решения изобретательских задач (АРИЗ) имеется оператор, который называется «размеры-время-стоимость» (РВС). При использовании этого оператора предлагается проделать шесть мысленных экспериментов по изменению таких параметров объекта, как его размеры, время выполнения операции и ее стоимость. Причем эти параметры мысленно меняются как в сторону нуля, так и в сторону бесконечности. Практика показала большую ценность оператора РВС и аналогичных операторов в других МПНТР: эти операторы организуют активное мышление, моделируют возможные изменения и показывают, какие еще принципы можно использовать для реализации заданной функции.

Общим итогом работ на данном этапе является более глубокое уточнение функции объекта, а также выявление альтернатив реализации этой функции.

Принцип всесторонности.

Из требования объективности рассмотрения объекта вытекает необходимость брать предмет как самостоятельно существующую реальность в условиях ее бытия. Такими условиями являются многообразные связи объекта с другими вещами. Связью является такое отношение между двумя явлениями, когда изменение одного из них необходимо предполагает определенное изменение другого. И наоборот, изолированность есть такое отношение между явлениями действительности, когда изменение одного из них не затрагивает других явлений. Все явления находятся между собой в состоянии взаимосвязи и изолированности. Они связаны в одних отношениях и не связаны в других. Связь и изолированность всегда существуют вместе, являются необходимыми сторонами всякого конкретного отношения между явлениями действительности. Лишь определенная система взаимодействий вещи с другими вещами делает ее тем, чем она является, то есть определенным устойчивым материальным образованием, обладающим соответствующим набором свойств. «Чтобы действительно знать предмет, — надо охватить, изучить все его стороны, все его связи и «опосредования» (9). Постичь все стороны полностью невозможно, но стремление к этому ориентирует субъект на получение как можно большей информации об объекте.

На определенном этапе возникает потребность выделить такое качество исследуемой вещи, которое позволяет объединить все другие ее качества, установить существующую между ними связь. Раскрыв основное качество вещи, субъект, исходя из него, начинает объяснять одно за другим все ее качества, представляя их в виде особых состояний данного единого качества, различных форм его проявления. Одностороннее рассмотрение вещи превращается во всестороннее ее осмысление. Принцип всесторонности выступает, таким образом, сначала в виде требования выделения как можно большего числа качеств. Затем это требование превращается в свою противоположность — выделяется одно, основное качество, после чего оно снова переходит в требование рассматривать все качества вещи, но не одно рядом с другим, а в органической взаимосвязи между собой и с основным ее качеством.

Рассмотрим, например, такую ТС, как электродвигатель. При работе он создает крутящий момент на валу, выделяет тепло, вибрирует и т.д. Обычно нас интересует только одно качество — создание крутящего момента. Однако при создании, допустим, вибростенда электродвигатель привлечет нас как источник вибрации. Выделив главное, наиболее интересующее нас свойство, функцию или группу функций, мы можем построить модель системы, в которой возможности отдельных функций как бы скрыты.

Такой же смысл имеет и всестороннее исследование взаимодействия в ТС, например, в матричной форме. В этом случае рассматриваемая ТС делится на элементы, которые выписываются вдоль осей матрицы. Тело матрицы заполняется знаками, обозначающими характер взаимодействия пары элементов. Взаимодействие может быть полезным, вредным или нейтральным. Возможно также построение в виде графа. Выявление взаимодействий элементов показывает нам их недостатки, которые не позволяют полностью реализовать полезную функцию.

Принцип восхождения от частного к общему и обратно, (единство индукции и дедукции).

При исследовании объекта субъект выявляет как общие свойства, так и единичные, присущие только данному объекту. Исторически познание развивается от единичного к общему, от осознания объекта, так единичного, к выявлению у него общих свойств, установлению его тождества с другими объектами.

Движение от единичного к общему является первой стадией познания любого объекта. Хотя стадия эта и не приводит к выявлению его сущности, а лишь фиксирует, закрепляет в понятиях те или иные общие свойства и связи исследуемого объекта, она абсолютно необходима, миновать ее нельзя. Дорога к сущности идет через нее, т.к. только в рамках данной стадии определяется общее из отдельного. Общее при всей его односторонности является ключевым звеном, через которое только и можно проникнуть внутрь вещей, познать их сущность.

Таким образом, в процессе познания объекта необходимо устанавливать присущие ему свойства и связи путем восхождения от единичного к общему и обратно. На основе принципа единства индукции и дедукции осуществляется определение возможных направлений изменения ТС. Суть подхода — в переходе от реально существующего объекта к его обобщенной, идеализированной модели, и дальнейшем разворачивании возможных конкретных вариантов реализации этой обобщенной модели.

В практике МПНТР этот подход реализуется, например, с помощью оператора «идеальный конечный результат» (ИКР), в основе которого лежит понятие об идеальной ТС. Идеальная ТС — абстрактное понятие, реализующее в себе предел развития данной ТС. Каждая система имеет определенный вектор своего развития, направленный на удовлетворение общественных потребностей. В соответствии с этим наиболее существенная тенденция прогрессивного развития ТС состоит в повышении возможностей удовлетворения потребностей общества. Наиболее желательными являются те системы, которые обеспечивают получение полезного результата без всяких затрат. Этот предельный случай можно назвать абсолютно идеальной ТС. Понятие абсолютно идеальной ТС позволяет выделить те стороны реальной системы, улучшение которых является необходимым.

В процессе решения принципы идеальности реализуются при составлении ИКР. ИКР может формироваться как требование реализации необходимых функций в чистом виде, то есть без привлечения материальных носителей, или при использовании для реализации новых функций уже имеющихся в ТС элементов.

Принцип взаимосвязи качественных и количественных характеристик.

Описанный выше принцип восхождения от единичного к общему не может отделить необходимое от случайного, т.к. сама по себе дедукция не может отделить общие суждения (определения), отражающие необходимые свойства и связи, от общих суждений (определений), фиксирующих случайные свойства и связи. Одной из форм определения необходимости свойств исследуемого объекта является обусловленность качественных его характеристик количественными и, наоборот, количественных характеристик — качественными.

Принцип взаимосвязи качественных и количественных характеристик заключается в том, что, рассматривая объект во всех его связях и отношениях, мы выявляем присущие ему свойства и осмысливаем их не только в плане принадлежности данному объекту или многим, но и с точки зрения того, что они характеризуют в объекте — качество или количество, указывают ли на то, чем объект является, или на его величину, размеры. Далее выявляется взаимосвязь количественных и качественных характеристик объекта.

Этот принцип основан на всеобщем законе перехода количества в качество, впервые теоретически осмысленном и выраженном Гегелем. Дальнейшую разработку на материалистической основе этот закон получил в марксистской философии. «В физике, — отмечал Ф. Энгельс, — каждое изменение есть переход количества в качество» (З).

Выяснение взаимосвязи количественных и качественных характеристик ТС происходит на уровне составляющих ее элементов. При этом определяется, как изменение любого из элементов может повлиять на сохранение работоспособности системы. По одной из методик предлагается перечислить сначала все существенные эксплуатационные характеристики прибора и все его узлы.

Затем составляется матрица, по одной оси которой расположены эксплуатационные характеристики, а по другой — параметры основных узлов. Тело матрицы заполняют индексами, указывающими, как влияет изменение данного параметра узла ТС на определенную эксплуатационную характеристику. Из полученных результатов становится очевидным, какие элементы влияют на характеристику ТС или какие из них надо менять, чтобы улучшить эту характеристику.

Принцип детерминизма.

По мере накопления знаний об единичных и общих свойствах исследуемого объекта, о его количественных и качественных характеристиках, субъект предпринимает попытку объяснить то или иное свойство и тем самым переходит к их осмыслению как обусловленных соответствующими причинами. Принцип детерминизма требует выявления необходимой обусловленности каждого свойства, отношения, открываемого у исследуемого объекта. Этот принцип формируется на основе причинной обусловленности явлений как всеобщей формы бытия, признания необходимой связи причины со следствием, а также обусловленности качественных характеристик объекта количественными, формы — содержанием, структуры — природой элементов, явления — сущность и т.д.

Взаимодействие тех или иных материальных образований вызывает в них соответствующие изменения. Поэтому взаимодействие выступает в отношении этих изменений как причина, а изменения в отношении взаимодействия выступают как следствие. Понимание взаимодействия как причины позволяет в процессе познания переключить внимание субъекта с внешних воздействий на внутренние процессы, обусловливающие качественную определенность вещи — выявление внутренних причин ее воздействия, функционирования и развития. Отсюда следует требование к познающему субъекту: при исследовании любого материального образования необходимо открыть его причину — взаимодействие элементов, обусловивших его возникновение, функционирование и развитие; при объяснении любого свойства исследуемого объекта необходимо выявить причину, вызвавшую его к жизни, — соответствующие взаимодействия элементов, составляющих материальное образование, и взаимодействие последнего с другими материальными образованиями.

Принцип детерминизма включает также требования, сформулированные на основе таких философских понятий и категорий, как содержание и форма, структура и функция, элемент и система, часть и целое.

Содержание обусловливает форму, а форма оказывает влияние на содержание. Поэтому в процессе познания субъект должен учитывать взаимообусловленность содержания и формы. Другое требование к субъекту формируется как необходимость объяснения структуры объекта, исходя из природы образующих его элементов, а при объяснении свойств элементов надо учитывать воздействие на них структуры. На основании диалектического взаимодействия структуры и функции формируется следующее требование принципа детерминизма: объяснение функции из специфики структуры и структуры — из специфики функции. Следующее требование принципа детерминизма предписывает субъекту в процессе познания расчленять объект на относительно самостоятельные элементы, выявлять необходимую связь между ними и объяснять сущность целого, исходя из природы элементов и характера их взаимосвязи; при объяснении сущности элемента, входящего в определенную систему, необходимо учитывать его связи с другими элементами, а также природу системы, ее специфическую сущность.

В МПНТР существуют методики, позволяющие построить причинно-следственные связи в системе. К наиболее эффективным можно отнести метод FAST, в рамках которого применительно к каждой функции (а следовательно, и к элементу, ее реализующему) подобно выясняются вопросы, «почему» должна выполняться функция и «как» она должна выполняться.

Принцип историзма.

Суть принципа историзма заключается в том, что в процессе познания объекта взаимосвязь идеальных образов (понятий) должна воспроизводить реальное развитие этой вещи. В.И. Ленин подчеркивал: «Самое надежное в вопросе общественной науки, необходимое для того, чтобы действительно приобрести навык подходить правильно к этому вопросу и не дать затеряться в массе мелочей или громадном разнообразии борющихся мнений, — самое важное, чтобы подойти к этому вопросу с точки зрения научной, это — не забывать основной исторической связи, смотреть на каждый вопрос с точки зрения того, как известное явление в истории возникло, какие главные этапы в своем развитии это явление проходило, и с точки зрения этого его развития смотреть, чем данная вещь стала теперь» (8).

Таким образом, субъект должен не просто фиксировать изменения объекта, а выявлять объективные необходимые связи между следующими друг за другом явлениями, объективные законы, обусловливающие функционирование и развитие объекта, его настоящее бытие и возможность превращения в новое качество.

Принцип историзма был положен в основу создания такого метода, как АРИЗ. Прежде, чем предложить свою последовательность операторов решения инженерных задач, был изучен и проанализирован огромный патентный фонд. На этом материале можно было видеть историческое развитие определенных ТС, обобщить этапы этого развития и сделать прогнозы дальнейших изменений. Изучение патентного фонда до настоящего времени дает богатый материал для решения технических задач.

Принцип противоречия.

Источником движения и развития материальных образований являются свойственные им противоречивые тенденции, содержащиеся в них и между ними противоречия, борьба противоположностей. В.И. Ленин подчеркивал: «Условие познания всех процессов мира в их самодвижении; в их спонтанном развитии, в их живой жизни есть познание их как единства противоположностей» (6). Раскрыв противоположные стороны в объекте, выявив их взаимосвязь и осуществляющееся в ее рамках взаимодействие противоположностей, их борьбу, субъект прослеживает и соответственно воспроизводит в мышлении во взаимосвязи понятий изменения объекта.

В ТС вполне определенные, однозначные количественные изменения внутри системы, на уровне физических свойств и взаимодействий элементов, приводят к двум противоположным результатам на уровне входа и выхода с и с т е м ы. Появляется противоречие развития ТС или техническое противоречие (ТП), которое является движущей силой развития ТС и определяется как противоречие, проявляющееся при развитии ТС в виде улучшения одного ее качества на уровне внешнего функционирования при ухудшении другого качества ТС. Условие разрешения ТП состоит в выполнении взаимоисключающих требований к состоянию узлового элемента. Стремление убрать конфликтующие отношения между внешними сторонами ТС приводит к обнаружению противоречия внутри ТС, на уровне свойств и взаимодействий элементов. Это противоречие в отличие от ТП называется физическим противоречием (ФП) и определяется как искусственно созданная система взаимоисключающих требований к элементу. При разрешении ФП технический объект получает возможность устранения ТП и дальнейшего развития. Формулировка ФП обладает большой эвристической ценностью, так как, представляя в предельно обостренной форме проблему устранения ТП, она в то же время указывает и условие этого устранения.

Принцип диалектического отрицания.

В.И. Ленин писал: «Не голое отрицание, не зряшное отрицание, не скептическое отрицание, колебание, сомнение характерно и существенно в диалектике, — которая, несомненно, содержит в себе элемент отрицания и притом, как важнейший свой элемент, — нет, а отрицание как момент связи, как момент развития, с удержанием положительного, то есть без всяких колебаний, без всякой эклектики» (7). Из особенностей диалектического отрицания следует соответствующее требование к познающему субъекту: в процессе познания отрицание одного положения другим необходимо осуществлять так, чтобы выявление различия между утверждаемым и отрицаемым положениями сочеталось с выявлением между ними, с отысканием отрицаемого в утвержденном.

Принцип восхождения от абстрактного к конкретному.

Закономерность движения от образований с менее богатым содержанием к образованиям со все более богатым содержанием, то есть от абстрактного к конкретному, была зафиксирована в философии Гегеля. «Движение вперед, — писал Гегель, — определяет себя прежде всего таким образом, что оно начинает с простых определенностей и что следующие за ними определенности становятся все богаче и конкретнее» (18). Характеризуя далее свой метод, он писал: «В абсолютном методе понятие сохраняется в своем инобытии, всеобщее — в своем обособлении, в суждении и реальности; на каждой ступени дальнейшего определения всеобщее возвышает всю массу своего предыдущего содержания и не только ничего не теряет от своего диалектического движения вперед, не только ничего не оставляет позади себя, но несет с собой все приобретенное и обогащается и сгущается внутри себя» (18). К. Маркс перенес предложенный К. Гегелем метод на материалистическую основу. Суть этого принципа заключается в том, что исследование должно начинаться не с конкретного, а с абсолютного, с понятий, отражающих простейшие общие или всеобщие стороны, отношения объекта познания. Причем в качестве исходного звена следует брать не любую сторону, а такую, которая является определяющей в исследуемом целом. Выделив главную сторону, мы должны взять ее в развитии, то есть проследить, как она возникла, какие стадии прошла и как влияла на все другие стороны данного материального образования. Таким образом, шаг за шагом воспроизводится в создании процесс становления исследуемого материального образования, а вместе с тем и вся совокупность необходимых сторон и связей, свойственных ему, то есть его сущность.

Решение изобретательской задачи может быть сформулировано на разных уровнях общности. Переход от абсолютного к конкретному совершается, как правило, путем прохождения следующих этапов:

— обобщенное решение;

— структурное решение;

— физическое решение;

— техническое решение.

Причем следует учитывать, что каждый переход в общем случае не является единственным, то есть одно обобщенное решение может быть реализовано несколькими структурными схемами, в свою очередь каждая структурная схема может быть реализована с помощью различных физических принципов и т.д.

Принцип единства исторического и логического.

Под историческим в марксистско-ленинской философии понимается объективная действительность, рассматриваемая в движении и развитии. Логическое же означает определенную необходимую связь мыслей (понятий), отражающих в сознании человека объективный мир в виде идеальных образцов. Историческое, таким образом, является первичным, а логическое — вторичным. Соответствие логического историческому касается лишь необходимых связей и отношений, представляющих собой проявление законов объективно развертывающегося процесса.

«С чего начинается история, — писал Ф. Энгельс, — с того же должен начинаться и ход мыслей, и его дальнейшее движение будет представлять собой не что иное, как отражение исторического процесса в абсолютной и теоретически последовательной форме, отражение исправленное, но исправленное соответственно законам, которые дает нам сам действительный исторический процесс» (1). Итак, принцип единства исторического и логического требует начинать исследование объекта с тех его сторон, отношений, которые исторически предшествовали другим.

В изобретательской практике принцип единства исторического и логического еще не нашел своего эффективного применения.

Принцип единства анализа и синтеза.

Производственная деятельность представляет собой единство двух процессов: выделение тех предметов и явлений окружающего мира, которые представляют интерес для человека, и соединение выделенных предметов в новые сочетания. В своих мысленных операциях человек повторяет те же действия, которые повседневно совершаются им на практике, в предметно-чувственной деятельности. «Мышление, — указывал Ф. Энгельс, — состоит столько же в разложении предметов сознания на их элементы, сколько в объединении связанных друг с другом элементов в некоторое единство» (2).

Принцип единства анализа и синтеза нашел свое отражение в рамках метода Коллера. Этот подход предполагает построение структуры исследуемого объекта в наиболее общей форме — последовательности выполнения основных операций, элементарных функций. Таким образом, объект сначала анализируют, разбивая на элементарные функции, а затем синтезируют структурную схему. Полученную структуру модифицируют с целью выявления возможных альтернатив и, наконец, наполняют отобранные структуры конкретным содержанием, то есть возможными вариантами технического исполнения элементарных функций. На этом этапе мы видим использование принципа восхождения от абстрактного к конкретному.

4. Система модулей ГТП

Сформулированный выше подход позволяет организовать систему модулей гибкой технологии проектирования. В качестве системообразующего элемента используем плоскую матрицу, изображенную в виде таблицы.

На оси видов деятельности размещены принципы диалектического метода познания, а на оси объектов деятельности — основные объекты творческого мышления (цель, ресурсы, конфликт). Каждая клетка матрицы может быть занята конкретными операторами (шагами), взятыми из различных методов поиска новых технических решений.

Конкретно процедура отбора модулей состоит в «препарации» методов на составляющие их операторы и в выяснении двух вопросов:

— какое действие производится с помощью данного оператора;

— над каким объектом производится действие с помощью данного оператора.

Все это позволило получить достаточно полную матрицу (23). Матрица позволяет организовать большое число оптимальных в каждом конкретном случае наборов модулей. В рамках обеспечения поисковой деятельности матрица несет функцию оптимальной адресной системы при поиске модулей. Однако этим ее функции не исчерпываются. Наличие пустых клеток в матрице позволяет сформулировать исследовательскую программу по разработке новых модулей. При этом оказывается возможным указать на стадии задания на разработку как объект, на который будет направлено действие модуля, так и само действие, которое он будет производить.

Таблица

Матрица модулей гибкой технологии проектирования

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.metodolog.ru/

Дмитрий Столяренко, к.т.н., ООО Центр «Геоматика»

При эксплуатации подводных участков нефте- и газопроводов необходимы регулярные технические инспекции для контроля состояния тела трубы и ее опор. Предлагаемая технология обследования подводного трубопровода с использованием гидролокатора бокового обзора характеризуется высокой степенью автоматизации, информативностью, оперативностью и низкими трудозатратами по сравнению с традиционными способами, основанными на применении подводных аппаратов или водолазов.

Зачастую подводные трубопроводы проложены прямо по дну или в мелких траншеях. Воздействие течений может приводить к эрозии дна и образованию больших участков провисания трубопровода, которые могут вызвать недопустимые поперечные нагрузки на тело трубы. Поэтому эксплуатация таких трубопроводов предусматривает регулярные технические инспекции. Такое обследование может осуществляться либо визуально с помощью подводного аппарата или водолаза, либо с помощью гидролокатора бокового обзора (ГБО).

При проектировании и строительстве трубопроводов способность ГБО давать весьма подробную рельефную картину дна, а также обнаруживать препятствия используется при определении оптимального пути прокладки подводного трубопровода. Поскольку мутная вода для акустического сигнала прозрачна, ГБО эффективен также в ходе сооружения подводных трубопроводов и морских нефтяных платформ.

Возможности ГБО

Термин «боковой обзор» применяется потому, что этот тип гидролокаторов «смотрит» в обе стороны, влево и вправо от маршрута съемки, и формирует изображение при физическом движении антенны гидролокатора — буксируемого устройства — над дном. Гидролокатор бокового обзора посылает ультразвуковой импульс под острым углом к плоскости дна и затем принимает вернувшийся назад отраженный от дна сигнал, разворачивая его построчно на экране монитора или принтере. Так формируются отдельные строки сканирования дна, из которых, в порядке поступления с частотой до 20 Гц благодаря движению антенны, составляется изображение дна, похожее на телевизионное [1].

Интенсивность отраженного сигнала зависит от физических свойств поверхности дна и предметов на нем. Так, интенсивность отраженного сигнала от трубы велика, и она представляется на изображении светлой. Акустическая тень, отбрасываемая трубой на дне, изображается темной. По интенсивным отражениям и теням можно сделать заключение, где труба поддерживается дном, а где нет, и выделить участки провисания. Длина участка провисания и высота трубы над дном может быть рассчитана по длине акустической тени на изображении ГБО. Эти измерения используются для оценки состояния трубопровода и последующего выборочного обследования трубопровода с помощью подводного аппарата с видеокамерой или водолаза.

Благодаря слабому затуханию акустических волн в воде по сравнению со световыми видимого спектра полоса обзора акустической съемки значительно больше и может превышать 1 км. Мутная вода прозрачна для нее. Гидролокатор бокового обзора синтезирует изображение, похожее на аэрофотосъемку, но только в ультразвуке. Поэтому как средство уменьшения стоимости инспекций контроль с помощью гидролокатора бокового обзора весьма эффективен по трудозатратам и значительно быстрее, чем визуальный контроль с помощью подводного аппарата с видеокамерой. Благодаря автоматизации процедуры обработки изображений в реальном времени возможно получение отчета непосредственно в ходе съемки без необходимости обработки данных на берегу после съемки.

Именно острый «угол зрения» ГБО создает условия формирования акустической тени, образуемой возвышающимися над дном объектами. Тень помогает распознать эти объекты. Никакой другой тип гидролокатора не может дать столь ясно интерпретируемой картины дна и объектов на нем. В центральной части изображения ГБО при «угле зрения», близком к прямому, принципиально присутствует «мертвая зона». Поэтому антенна ГБО должна находиться достаточно близко к дну, обычно на расстоянии от 2 до 50 метров. Это достигается установкой антенн на погружаемом в воду буксируемом устройстве с хорошими гидродинамическими свойствами, обусловливающими высокую стабильность положения строк сканирования ГБО. В этом состоит главное преимущество гидролокатора бокового обзора перед многолучевым эхолотом с встроенной функцией ГБО, антенна которого крепится к борту или днищу судна и подвержена качке.

Состав и характеристики оборудования

Система гидролокатора бокового обзора состоит из погружаемого в воду на глубину буксируемого устройства (фото 1) и устройства сбора и обработки данных на борту судна, связанных кабель-тросом. При длине кабеля более 100 м используется бронированный геофизический кабель с лебедкой (фото 2).

Традиционный ГБО, например EdgeTech 272, принимает аналоговый сигнал и передает его по кабель-тросу с неизбежным для длинного кабеля искажением формы сигнала. Современный цифровой ГБО, например Гео -СМ, переводит принимаемый аналоговый сигнал в цифровую форму непосредственно в самом буксируемом устройстве с встроенным процессором. Это позволяет передавать по длинному кабель-тросу оцифрованный сигнал без потери информации. Максимальная длина кабеля для Гео-СМ равна 6000 м, корпус буксируемого устройства выдерживает погружение на глубину до 2000 м [2].

Антенна ГБО Гео-СМ имеет широкую (до 500) диаграмму направленности в плоскости, поперечной движению, и очень узкую (до 0,20 на самой высокой частоте 780 кГц) — в направлении движения. Последнее обстоятельство позволяет синтезировать изображения, по детальности близкие к цифровой фотографии. При этом разрешение Гео-СМ на дне водоема в направлении, поперечном движению, составляет 4 см.

Гидролокатор Гео-СМ может быть использован на различных судах, от корабля водоизмещением несколько тыс. т до лодки длиной несколько метров. Высокий уровень технического совершенства ГБО Гео-СМ иллюстрируется следующими характеристиками:

возможностью выбора двух или одной частоты ЦИФРОВОГО буксируемого устройства, работающего на частотах 102кГц, 325кГц или 780кГц. Питание для всех типов буксируемых устройств подается вниз по кабелю;

широким выбором типов двухпроводного кабель-троса — от короткого «мягкого» кабеля до очень длинного армированного кабеля (до 6 км);

уникальной конфигурацией приемно-излучающей антенны гидролокатора, которая оптимизирует производительность и обеспечивает невосприимчивость поверхностной реверберации;

наличием страхующего линя, который позволяет буксируемому устройству перевернуться при столкновении с препятствием и в то же время оставаться надежно прикрепленным к буксировочному кабелю;

применением нержавеющей стали для всех металлических частей оборудования (за исключением кабеля), находящихся в контакте с морской водой;

использованием устройства сбора-обработки данных, заключающего все интерфейсные, управляющие и записывающие функции в одном прочном пластмассовом корпусе, обеспечивающем гидрозащиту класса IP67 в закрытом состоянии;

полным набором функций отображения, записи, редактирования, меток и аннотаций, измерения, ввода внешних данных и моментального доступа к повторному просмотру записи;

привязкой каждой строки сканирования ГБО в пространстве благодаря подключаемому прибору спутниковой навигации (GPS или GLONASS с дифференциальной коррекцией), что позволяет реализовать различные методы улучшения изображения и автоматической компьютерной обработки в реальном масштабе времени;

мощным процессором Intel и операционной системой Windows, позволяющими использовать не только входящее в состав ГБО специализированное программное обеспечение, но и программные продукты других разработчиков (фото 3);

специальным жидкокристаллическим монитором с повышенной яркостью 1700 св./м2 и автоматической ее регулировкой с помощью светочувствительного датчика, что позволяет оператору ГБО работать с экраном даже под воздействием на экран прямых солнечных лучей;

автоматическим микропроцессорным управлением профилем усиления;

широким выбором мощных лебедок, включая портативную лебедку для кабеля длиной до 250 м;

широким выбором возможных принтеров, если требуется документировать записи на бумаге;

конфигурацией для автоматического подводного аппарата, доступной с интерфейсов для цифровой телеметрии.

Указанные технические характеристики делают двухчастотный гидролокатор Гео-СМ с рабочими частотами 325/780 кГц (или 102/325 кГц для съемок на большой площади) оптимальным выбором среди профессиональных ГБО для рассматриваемых задач [3].

Автоматизированная инспекция трубопровода

Рассмотрим особенности автоматизированной инспекции положения трубопровода на примере программного продукта Coda PI из пакета программ GeoSurvey Productivity Suite разработки английской фирмы CodaOctopus [4].

Автоматизированная интерпретация изображения ГБО для определения участков провисания трубопровода является большим преимуществом акустической съемки, значительно повышающим эффективность контроля трубопроводов. В отличие от интерпретации оператором-геофизиком, такая интерпретация не страдает провалами внимания и спадом производительности в ночное время. Она опирается на формализованные критерии, причем разработчики CodaOctopus предпочитают опираться на методы математической статистики и теории вероятностей, позволяющие количественно оценить производительность системы. Однако интерпретация человеком опирается на более широкий контекст. Это позволяет распознать ситуацию, связанную с возможными дорогостоящими мероприятиями по спуску подводного аппарата и мобилизации ремонтной команды, и сконцентрировать внимание на таких участках. Поэтому программа CodaOctopus имеет очень развитый и хорошо интерпретируемый графический интерфейс, позволяющий создать эффективный человеко-машинный комплекс. Автоматическая интерпретация при этом используется как фильтр данных, где внимание человека привлекается к участкам, где вероятность обнаружения провисания достаточно велика. Алгоритмы фильтрации основаны на отслеживании с помощью робастной статистики более 30 различных переменных, описывающих состояние трубопровода. Используются также другие методы обработки изображений. Например, отражение высокой интенсивности с отбрасываемой глубокой акустической тенью отслеживается с прогнозированием положения трубы. Этот метод, реализованный в программе, незаменим в случае, когда труба на подводном участке местами погребена под грунтом, а местами выходит на поверхность дна (фото 4).

Перед началом съемки по оценке состояния трубопровода в программу Coda PI должны быть введены соответствующие исходные данные. Так, после ввода значения диаметра трубы появляется возможность по длине отбрасываемой тени в реальном времени вычислять оценку высоты провисания трубы, что отображается в отдельном окне на дисплее.

Вместе с тем, естественно, Coda PI имеет ряд ограничений. Первое — это предположение ровного дна, типичное для всех гидролокаторов бокового обзора. Если труба уложена в углубление с наклонными стенками, то отбрасываемая ею акустическая тень на наклонную стенку углубления и сильное отражение сигнала от этой стенки не будут давать возможность оценить ее высоту и провисание. Второе ограничение — это ненадежная интерпретация изображений труб диаметром менее 15 см, которые вызывают трудности и у человека. Чем выше рабочая частота ГБО, тем выше разрешение и качество изображения. Поэтому для труб малого диаметра следует рассматривать высокочастотные варианты ГБО, такие как модель Гео-СМ с рабочей частотой 780 кГц.

Недавняя разработка, осуществленная фирмой CodaOctopus совместно с компанией Fugro-Geoteam, позволила создать на базе Coda PI «автопилот» для дистанционно управляемого подводного аппарата McCartney Focus 400, предназначенного для операций по контролю трубопроводов. Программа Coda PI отслеживает положение трубопровода и посылает данные о расстоянии подводного аппарата до трубы, что позволяет выдерживать это расстояние постоянным [4].

Гидролокаторы бокового обзора становятся в последнее время широко востребованным гидрографическим оборудованием. Внедрение таких систем позволит более качественно и оперативно осуществлять инспекцию подводных участков трубопроводов, что безусловно позитивно отразится на их безопасности и эффективности эксплуатации.

Список литературы

1. Fish J.P., H.A.Carr, 1990. Sound Underwater Images: A guide to the generation and interpretation of side scan sonar data. Lower Cape Publishing, Orleans, США, 190с.

2. Гидролокатор бокового обзора Гео-СМ. Руководство пользователя. Центр «Геоматика», Москва, 2003.

3. Product Survey on Side-Scan Sonar. Hydro International, Vol.8, No. 3, April 2004, pp. 36-39.

4. McFadzean, A, R.Ceri. An Automated Side Scan Sonar Pipeline Inspection System. UnderWater Magazine. Vol.8, No.6, November/December 2000.

Птицы, динозавры и философские проблемы естествознания

Хоменков А. С.

Перечень принципиальных различий в строении динозавров и птиц, делающих невозможным эволюционный переход от одного класса к другому, можно было бы продолжить. К примеру, не так давно в журнале «Природа» была помещена заметка об одной весьма интересной публикации, появившейся в американском журнале Scienсе (V. 283, № 5401, p. 468). Речь идет об исследовании в ультрафиолетовых лучах окаменелости детеныша динозавра сципионикса самнитского (Scipionyx samniticus). «Оказалось, что в этом свете можно различать не только костные остатки, но и строение мягких тканей, которые обычно не сохраняются. (…) Каждая «деталь» в ультрафиолете светилась определенным цветом, давая уникальную возможность судить о ее размерах, форме и местоположении. Прежде всего, исследователи обратили внимание на то, что дыхательный аппарат сципионикса удивительным образом сходен с тем, который есть у нынешних крокодилов, и совершенно не похож на птичий. У сципионикса обнаружилось дыхательное приспособление, которое специалисты по пресмыкающимся именуют «печеночным поршнем». У крокодила это разросшаяся печень, приводимая в движение особыми мускулами, которые перемещают ее взад и вперед, прогоняя воздух через легкие. Печень движется относительно свободно потому, что толстая кишка крокодила расположена вблизи хребта и оставляет достаточно места для колебания. Но и толстая кишка сципионикса тоже расположена чрезвычайно близко к позвоночнику! А у птиц она проходит прямо посередине брюшной полости. По мнению исследователей, совершенно иная дыхательная система птиц, в которой воздух постоянно продувается сквозь легкие, никак не могла развиться из системы «печеночного поршня» динозавра. (…) Работа нашла решительную поддержку у орнитолога А. Федуччиа (A. Feduccia), который давно опровергает происхождение птиц от динозавров. Однако ряд видных ученых, – как пишется в журнале, – придерживается противоположного мнения» (Природа, 2000, № 7, с. 84—85).

Это противоположное мнение видных ученых во многом связано с тем, что в строении динозавров и птиц действительно есть много общих черт. В современной учебной литературе даже высказывается мнение, что «морфологическая граница между примитивными птицами и продвинутыми архозаврами (в частности тероподами) практически отсутствует» (15, с. 96). Однако существующие при такой общности строения морфологические различия все же не позволяют говорить об эволюционном родстве между этими двумя группами. На это указывали и продолжают указывать многие исследователи. Так, академик Лев Семенович Берг в своей известное книге «Номогенез» после перечисления «птичьих признаков», встречающихся у динозавров (это описание занимает четыре страницы текста), делает вывод: «Однако, при современном состоянии знаний о динозаврах, выводить из них птиц невозможно: Saurischia (отряд ящеротазовых динозавов, к которым принадлежат и тероподы – прим. ред.), хотя имеют задние конечности иногда весьма близкие к птичьим, не могут считаться родоначальниками птиц потому, что у них таз совсем не птичий; Ornithischia (отряд птицетазовых динозавров – прим. ред.), обладая птичьим тазом, не показывают в своей передней конечности никаких приближений, а в задней – мало приближений к птицам» (2, с. 119).

В целом можно, судя по всему, говорить о мозаичном включении ряда признаков класса птиц в надотряд динозавров, прежде всего — в подотряд теропод – хищных динозавров. Аналогичным образом дело обстоит и с некоторыми представителями класса птиц. Так, в плане строения археоптерикса есть мозаичные включения, характерные для теропод — его трехлучевой таз «очень напоминает аналогичное образование ящеротазовых динозавров, особенно двуногих теропод типа Compsognathus» (3, с. 42).

Академик Берг, писал по поводу подобных закономерностей следующее: «Природа как бы отказывается от всего того разнообразия средств для создания новых форм, каким она располагает, и пользуется небольшим запасом определенных возможностей. Она допускает разнообразие в деталях, стараясь вместе с тем сохранить некоторое количество основных типов, причем в одной группе смешиваются признаки различных типов» (2, с. 107).

В этом высказывании чувствуется глубина, превосходящая концепцию самого же Берга о направленной конвергенции – неком схождении признаков разных систематических подразделений в ходе предполагаемого эволюционного процесса. О причинах такой предполагаемой конвергенции Берг, кстати, ничего определенного не смог сказать. Оставаясь на эволюционных позициях, он писал по этому поводу: «как проявляются эти закономерности, это мы видим, но почему они таковы, это пока скрыто от нас» (2, с. 280).

Аналогичный тупик эволюционного мышления мы встречаем и у ученых, размышлявших о мозаичных вкраплениях признаков пресмыкающихся в план строения археоптерикса. Исследователь Гэвин Де Бир писал об этом существе следующим образом: «Археоптерикс имеет типичные признаки рептилий и типичные признаки птиц, но ни одного, о котором можно было бы сказать, что он находится точно между птицей и рептилией» (цит. по: 16, с. 208). Попытки обосновать такое строение с помощью некой «мозаичной эволюции» (1, 1999, с. 39) не принесли должных плодов. В современной палеонтологической литературе все громче стали раздаваться голоса о том, что археоптерикса «нельзя считать прямым предком всех известных птиц», и что «вопрос о непосредственных предках птиц остается открытым, но едва ли ими были динозавры» (12, с. 75). Что же касается самого археоптерикса, то его ряд ученых-эволюционистов отнесли к «боковой и тупиковой линии в эволюции птиц» (14, с. 470; см. также 12, с. 75) – типичный случай для историй такого рода.

Ситуация с поиском эволюционного родства между динозаврами и птицами отражает общее положение дел с проблемой промежуточных звеньев в конструируемых «эволюционных цепочках». Речь идет не только о поиске эволюционного родства между птицами и другими группами пресмыкающихся, у которых птичьи признаки представлены еще в более проблематичной для эволюционного подхода мозаике, но о гораздо более общих закономерностях. Какие бы мы не взяли эволюционные конструкции, везде мы сталкиваемся с одним и тем же: у предполагаемых «промежуточных звеньев» невозможно найти плавный переход отдельных признаков, но везде наблюдается пестрая мозаика «высокоразвитых» и «примитивных» признаков. Например, у ихтиостеги – предполагаемом «звене» между рыбами и земноводными – по словам исследователя Рутте (Rutte), «можно различить 40% признаков рыб и 60% признаков амфибий» (цит. по: 16, с. 194). В то же время исследователь А. Мюллер (Müller) в своей книге «Lehrbuch der Paläozoologie» (1985) пишет об ихтиостегах следующее: «верхняя часть их черепа по своему строению настолько специфична, что они не могут рассматриваться ни как предшественники других земноводных, ни ящеров каменноугольного периода» (цит. по: 16, с. 195). Аналогичным образом дело обстоит и при поиске «звеньев» между рептилиями и млекопитающими. Здесь «многократно встречаются формы с пестрой мозаикой «высокоразвитых» и «примитивных» признаков» (16, с. 200), но нет ни одной настоящей промежуточной формы, находящейся по своим отдельным признакам посередине между пресмыкающимися и млекопитающими. Характерно, что некоторые мозаичные формы, сочетающие в своем строении признаки обеих этих классов живут и в настоящее время. Так, исследователи Кун-Шнайдер (Kuhn-Schnyder) и Рибер (Rieber) в совместной монографии «Paläozoologie» (1984) пишут о 9 признаках рептилий и 10 признаках млекопитающих у утконосов (16, с. 201).

Для объяснения закономерностей такой мозаичной организации нужна не эволюционная идея с ее представлениями о конвергенции, а радикально иной стиль мышления. Весьма примечательно, что основоположник российской школы гистологии академик А.А. Заварзин в свое время «открыв поразительное сходство в строении нервной системы насекомых, моллюсков и позвоночных, (…) не удовлетворился мыслью, что в этом явлении нашла проявление конвергенция. Интуитивно он почувствовал, что за ним стоит какая-то фундаментальная закономерность» (10, с. 57). Он считал, что неприложимость существующих филогенетических концепций к гистологии выступает в этих случаях «с особой отчетливостью» (цит. по: 10, с. 69).

Позже об этих философских исканиях Заварзина исследователи его творчества высказывались следующим образом: «Трудно себе представить, как молодой ученый передовых общественных убеждений, ученик А.С. Догеля — дарвиниста, (…) молодой морфолог, пользующийся поддержкой убежденных дарвинистов (…) вдруг неожиданно оказывается в лагере идеализма» (10, с. 54).

Идеалистические взгляды Заварзина в этот период его жизни выражались в представлениях о наличии идеального начала – некоего архетипического плана, который лежит в основе строения различных объектов живой природы. «Даже в различных типах аналогичные органы обнаруживают сходное гистологическое строение. (И в этом явлении), – писал он, – выражается, по-видимому, то основное качество органического мира, что он располагает для осуществления каждой функции только одним вполне определенным планом, который выявляется то в более сложных, то в более простых своих модификациях» (цит. по: 6, с. 119).

А теперь приведем высказывание Жоржа-Луи де Бюффона – французского ученого XVIII столетия.

«Высшее Существо, – писал Бюффон, – создавая животных, пожелало употребить лишь одну идею, варьируя ее в то же время самым различным образом, дабы человек мог равным образом восхищаться великолепием исполнения и простотой замысла» (цит. по: 8, с. 35).

Как видим, академик А.А. Заварзин весьма близко подошел к тому, о чем писал ученый додарвиновского периода биологии, когда в европейском мышлении еще преобладали христианские представления о мироздании. Затронем весьма кратко некоторые аспекты этих представлений.

В соответствии с традиционным христианским мировоззрением, во многом опирающемся в этом аспекте на взгляды древнегреческого мыслителя Платона, сущность объектов живой природы определяется их нематериальной первоосновой – некими эйдосами, архетипами или «природу творящими логосами», исходящими от Божественного Слова-Логоса. По словам св. Максима Исповедника «Бог называется Словом, – потому что имеет в Себе причины всего сущего. Ибо логосы всякой природы, пребывают в Нем как в Причине всякого создания» (9, с. 247). В таком понимании Бог по отношению к миру «есть все поддерживающая, связывающая и объединяющая Основа, все в Себе неразрывно содержащая; все из Себя, как из корня, вседержительно производящая» (9, с. 295). Это снисхождение Божественных идей-логосов от Единого Корня до частных логосов явлений мира подразумевает некое «разветвление» идеального содержания от общего к частному, что и проявляется в иерархических принципах организации животного и растительного мира, гениально запечатленной в своей классификационной системе Карлом Линнеем. При этом, судя по всему, может происходить своего рода фрагментарная замена содержания логосов живых существ, принадлежащих к определенному таксону, содержанием логосов, характерным для другого таксона, что и проявляется в отмеченном выше явлении мозаичности. Первопричина этого явления, как, впрочем, и других морфологические закономерностей, судя по всему, находится не в материальной плоскости, но на уровне идей, логосов, где все гораздо гибче, мобильнее и не связано жесткими вещественными детерминантами, как не связаны ими процессы, проходящие в оперативной памяти компьютера. Такой способ решения проблем современной биологии, судя по всему, гораздо перспективнее эволюционного.

Историческими истоками такого образ миропонимания для христианства, как уже отмечалось, являются идеи Платона. И эту «платоновскую линию» в современной научно-философской мысли обычно противопоставляют материалистической «линии Демокрита», учившего о том, что первооснову явлений следует искать не в сфере идеального, но в закономерностях «нижнего», атомарного уровня материи.

«Линия Демокрита» была господствующей в научном понимании мира прошлых столетий. Известный русский ученый и философ Николай Яковлевич Данилевский считал дарвинизм «куполом на здании механистического материализма» (11, с. 36). Однако мы видим, как под напором данных современного естествознания этот «купол» рушится, и этот процесс происходит одновременно с падением всей материалистической конструкции, с неоправданной поспешностью возведенной в прошлые века на фундаменте развивающейся науки. Об этом факте свидетельствует не только биология, но и другие области естествознания. Известный немецкий физик и философ Вернер Гейзенберг писал в свое время: «атомизм Демокрита оказал несомненное и сильное влияние на физику и химию прошлого (XIX – прим. ред.) века» (5, с. 658). Но вместе с этим, подчеркивает Гейзенберг, «современное развитие физики повернулось от философии Демокрита, к философии Платона» (4, с. 88).

Реализация этой «платоновской линии» в биологии во многом может проходить уже по намеченному в додарвиновский период пути. В этом плане уместно привести высказыванием профессора генетики Университета Перуджи Дж. Сермонти и его коллеги – палеонтолога Р.Фонди: «Биология не получит никакой выгоды, следуя учениям Ламарка, Дарвина и современных гипердарвинистов; действительно, она должна как можно быстрее покинуть узкие тропинки и темные аллеи эволюционного мифа и возобновить свое надежное путешествие по открытым и освещенным традиционным дорогам» (цит. по: 13, с. 121).

Список литературы

1. Археоптерикс // Биология. Большой энциклопедический словарь. – М.: Большая Российская энциклопедия. 1999.

2. Берг Л.С. Номогенез, или эволюция на основе закономерностей. – Петербург. 1922.

3. Велнховер П. Археоптерикс // В мире науки. 1990. № 7.

4. Гейзенберг В. Развитие понятий в физике ХХ столетия // Вопросы философии. – 1975. №1.

5. Гейзенберг В. Природа элементарных частиц // Успехи физических наук. Т.121. Вып. 4. 1977, с. 658.

6. Грибакин Ф.Г. Зрительная система — параллелизм и функциональная эволюция // Эволюционные идеи в гистологии и эмбриологии. Труды Ленинградского общества естествоиспытателей. Т. 86. Вып. 1. Л. 1987.

7. Дионисий Ареопагит. О Божественных именах. О мистическом богословии. – СПб.: Глагол. 1994.

8. Канаев И.И. Очерки из истории сравнительной анатомии до Дарвина. – М. – Л.: Изд. АН СССР. 1963.

9. Максим Исповедник. Комментарии // В кн.: Дионисий Ареопагит. О Божественных именах. О мистическом богословии. – СПб.: Глагол. 1994.

10. Мирзоян Э.Н. Развитие основных концепций эволюционной гистологии. – М.: Наука. 1980.

11. Московский А.В. Платон, Флоренский и современная наука // Сознание и физическая реальность. – Том.1, № 1 – 2, 1996.

12. Розанов А.Ю. Современная палеонтология // Современное естествознание: Энциклопедия: В 10 томах. М.: Флинта: Наука. 1999. Т. 2.

13. Тейлор П. Сотворение. Иллюстрированная книга ответов. – СПб.: Библия для всех. 1994.

14. Фентон К.Л., Фентон М.А. Каменная книга. Летопись доисторической жизни. – М.: Наука. 1997.

15. Черепанов Г.О., Иванов А.О. Ископаемые высшие позвоночные // Изд. С.-Петербургского университета. 2001.

16. Юнкер Р.; Шерер З. История происхождения и развития жизни. – СПб.: Кайрос. 1997.

Я. И. Рудаев, Е. Н. Шестаева

Кыргызско-Российский Славянский Университет, Бишкек

Рассматривается задача соответствия модели сверхпластичности процессу деформации с размытым фазовым переходом. Показано, что в оптимальных термодинамических режимах сверхпластичности минимизируется производство энтропии, которому соответствует формирование равноосной ультрамелкозернистой структуры.  

Эффект сверхпластичности металлов и сплавов внешне проявляется в форме аномального квазиоднородного удлинения при малых значениях напряжений пластического течения. Металловедческими исследованиями установлено [1,2], что специфика подобной аномалии заключается в превалировании механизма зернограничного проскальзывания над другими формами массопереноса. Реализации указанного механизма способствует формирование ультрамелкозернистой структуры на предварительном этапе (структурная или микрозеренная сверхпластичность) или в процессе нагрева и деформации (динамическая сверхпластичность). Очевидно, что динамическая сверхпластичность имеет место в промышленных металлических материалах, которые реагируют на изменение температурных и кинематических условий в виде различной природы структурных превращений [3]. В частности, промышленные алюминиевые сплавы в исходном литом и деформированном состояниях проявляют сверхпластические свойства в термомеханических режимах структурного фазового перехода – динамической рекристаллизации [3 … 8]. В процессе последней в материале возникает равновесная структура с очень мелким зерном, примерно совпадающим по размерам с субзернами. Так создается структурная ситуация, способствующая осуществлению зернограничного проскальзывания. Наличие ультрамелкого зерна можно считать необходимым, но недостаточным условием развития эффекта. К микрозернистости следует добавить требование равноосности и несклонности к росту зерна при нагреве и деформации [2]. Важным структурным элементом считаются также границы зерен [9].  

Отмеченный факт был использован при формулировке модели [10, 11], адекватно с позиций механики деформируемого твердого тела отражающей накопленные экспериментальные данные. Модель описывает поведение алюминиевых сплавов не только при сверхпластичности, но и в пограничных областях термопластичности и высокотемпературной ползучести.

Естественно оценить модель [10, 11], с точки зрения определения представляющих реальный интерес физических величин и получения дополнительной информации. Очевидно, что динамической сверхпластичности соответствует размытый фазовый переход [12] и поэтому целесообразно проследить за поведением функций отклика, которые сравнительно легко определяются при известном аналитическом выражении плотности термодинамического потенциала. К указанным функциям можно, прежде всего, отнести энтропию.

Исследование функции энтропии позволяет рассматривать процесс деформации с позиций самоорганизации диссипативных структур возрастающей сложности в неравновесных открытых системах [13].

При формулировке модели энергетическая функция состояния была принята в форме термодинамического потенциала Ландау с учетом внешнего поля

. (1)

Здесь; — параметр порядка; — напряжение пластического течения; — скорость деформации; — управляющий параметр; — нормированная температура; — постоянная материала; причем, — внутренние альтернативные параметры состояния; — абсолютная температура; — нижняя и верхняя границы термического диапазона сверхпластичности.

Легко видеть аналогию функции (1) с явным выражением потенциала катастрофы сборки [14]. Очевидно теперь, что если, то изменений структурного характера в деформируемом материале не происходит. Условие соответствует структурно неустойчивому состоянию среды. Значение отвечает переходным состояниям.  

На параметр порядка накладываются следующие ограничения

на область структурных превращений

; (2)

на диапазон развития сверхпластичности

. (3)

Кинетическое уравнение для управляющего параметра имеет вид

, (4)

где — скорость возрастания нормированной температуры, — функция чувствительности среды к структурным превращениям, определяемая следующим образом

, (5)

причем — степень полноты развития фазового перехода, равная

; (6)

— постоянные материала.

Для внутренних параметров состояния получены эволюционные уравнения

, (7)

, (8)

где — постоянная материала;, — начальное значение нормированной температуры.

Уравнение состояния в соответствие (1) записывается так

. (9)

При анализе возможностей модели воспользуемся принятым в необратимой термодинамике принципом локального равновесия. В рамках этого принципа образец деформируемого материала будем, следуя [15], рассматривать как сложную систему, в каждом элементе которой имеют место известные процессы – диффузионный массоперенос, движение дислокаций и зернограничное скольжение. При сверхпластичности добавляется и становится преимущественным смена соседей зерен [1,2,4] с последующими аккомодационными процессами. Возникновение сверхпластичности не происходит во всем объеме однородно деформируемого образца одновременно. Поэтому естественно предположить, что наступлению сверхпластичности предшествует метастабильное состояние, в режимах которого формируется становление механизма зернограничного проскальзывания. Зарождение указанного механизма происходит в диссипативной среде [15] и поэтому в качестве эффективного инструмента осмысление на макроуровне эффекта сверхпластичности могут быть приняты положения нелинейной неравновесной термодинамики. Заметим, что в процессе неравновесных фазовых переходов формирование новых структур не накладывается извне. Следовательно, неравновесные открытые системы могут анализироваться как термодинамически самосогласованные структуры, в которых локализован квазиравновесный термодинамический процесс. Кинетика таких структур рассматривается как переход через ряд термодинамически равновесных состояний, а зависимость системы от времени описывается через внутренние параметры состояния.

Модель (1) … (9), при формулировке которой использованы отмеченные положения нелинейной неравновесной термодинамики, апробирована на группе промышленных алюминиевых сплавов в исходном литом и деформированном состояниях, причем сопоставление теории и эксперимента приведено в [11].

В соответствие сказанному будем считать сверхпластичность особым состоянием деформируемого материала в иерархии состояний в меняющихся термических и кинематических условиях. Иными словами, полагаем, что имеет место процесс последовательных переходов диссипативных структур. Самоорганизация таких структур связана со стремлением открытых систем в условиях, далеких от термодинамического равновесия, к минимуму энтропии.

Функция энтропии при известной свободной энергии F определяется так

. (10)

Если учесть, что плотность термодинамического потенциала и свободная энергия связаны зависимостью (k-постоянная Больцмана), для энтропии с использованием соотношений (1)…(9) можем записать

, (11)

где

. (12)

Можно показать, что в середине скоростного диапазона сверхпластичности энтропия обращается в нуль. При этом, как очевидно из анализа (11), функция энтропии имеет минимум при выполнении условия

. (13)

В середине термического диапазона сверхпластичности и. Поскольку, то значению параметра порядка соответствует наименьшее значение функции энтропии не только по скоростям деформации, но и по температурам.

Полученные данные подтверждаются формированием в оптимальных термических и кинематических режимах упорядоченной равновесной ультрамелкозернистой структуры [4].

Самоорганизация, вообще говоря, может быть вызвана различными способами [16]. Но в конкретных случаях одновременного нагрева и статического нагружения можно считать, что реализуется медленное изменение воздействия окружающей среды, при котором открытая диссипативная система переходит в новое состояние. Этот способ относится к самоорганизации через изменение управляющих параметров [16]. Взаимодействие элементов открытой системы неизбежно переносится на макро эффекты, порождаемые структурными изменениями называемые синергетическими.

Идея связать сверхпластичность с синергетикой интуитивно высказана в [17]. Подход к объяснению сверхпластичности с позиций синергетики, принятый в [18], не выходит за рамки только констатации факта формирования диссипативной структуры. Но не только в [18], но и в подавляющем большинстве оригинальных исследований сверхпластичность рассматривается отдельно, вне связи с предшествующими состояниями. Определенную негативную роль при этом играет оценка сверхпластичности по величине физически необоснованного коэффициента скоростной чувствительности, а также недостаток систематических экспериментальных данных механических исследований. Иными словами, история наступления и окончания эффекта оказывается забытой.

Полученные данные позволяют в принципе количественно оценить соответствие исследуемого явления самоорганизации диссипативных структур – синергетике.

Список литературы

Кайбышев О.А. Сверхпластичность промышленных сплавов. — М.: Металлургия, 1984. – 264с.

Новиков И. И., Портной В. К. Сверхпластичность сплавов с ультрамелким зерном. – М.: Металллургия,1981. – 264с.

Гуляев А. И. Сверхпластичность стали. – М.: Металллургия,1982. – 56с.

Вайнблат Ю.М., Шаршагин Н.А. Динамическая рекристаллизация алюминиевых сплавов // Цветные металлы. – 1984.- №2. – с.67-70.

Потапова Л. Л. Оценка сверхпластичности сплавов // Технология легких сплавов. – 1982. — №9. – с. 60-61.

Сверхпластичность некоторых алюминиевых сплавов / Ю.С.Золотаревский, В.А.Паняев, Я.И.Рудаев и др. // Судостроительная промышленность, серия материаловедение. – 1990. – вып.16. – с.21-26.

Температурно-скоростная деформация литого алюминиевого сплава 1561 / Н. В. Жданов, В. А. Паняев, Я. И. Рудаев, Д. И. Чашников // Судостроительная промышленность, серия материаловедение – 1990. Вып. 15. – с.45-49.

Паняев В. А., Рудаев Я. И., Чашников Д. И. О сверхпластичности алюминиевых сплавов 1980 и В95 // Вопросы материаловедения. – 1996. – вып.1. – с.34-38.

Кайбышев О. А., Валиев Р. З. Границы зерен и свойства металлов. – М.: Металлургия, 1987. – 214с.

Рудаев Я.И., Чашников Д.И. К вопросу о математическом моделировании сверхпластического одноосного растяжения // Судостроительная промышленность, серия материаловедение. – 1989. – вып.12. – с.41-48.

Зотов В.В., Рудаев Я.И. О динамической сверхпластичности // Конверсионный потенциал Кыргызстана и проекты МНТЦ. ч.II. – Бишкек, 1999.-с.186-195.

Ролов Б.Н., Юркевич В.Э. Физика размытых фазовых переходов. – Ростов: РГУ, 1983. – 320с.

Гленсдорф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структуры, устойчивости, флуктуаций. – М.: Мир, 1973. – 280 с.

Гилмор Р. Прикладная теория катастроф. ч.I. – М.: Мир, 1984. – 285с.

Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. Введение. – М.: Мир, 1990. — 344с.

Хакен Г. Синергетика: иерархия неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах. – М.: Мир, 1985. – 423с.

Громов В. Г. О макроскопическом описании явления сверхпластичности // IV Всесоюзная конф. “Сверхпластичность” (Уфа, сентябрь,1989). Тез. Докл., ч. I. – Уфа: Б.Н., 1989. – с.20.

Механические свойства металлов и сплавов с позиций синергетики / В. С. Иванова, Г. В. Вставский // Итоги науки и техники, материаловедение и термическая обработка. – М.Ж ВИНИТИ, 1990. – т. 24. С.43-98.

Организация работ по стандартизации

Государственное управление деятельностью по стандартизации Российской Федерации осуществляет Госстандарт России. Работы по стандартизации в области строительства организует Минстрой России.

Другие органы государственного управления организуют деятельность по стандартизации в пределах их компетенции.

Для организации и координации работ по стандартизации в отраслях народного хозяйства и иных сферах деятельности в министерствах (ведомствах) Российской Федерации создают, при необходимости, подразделения (службы) стандартизации и (или) головные организации по стандартизации.

Для организации и осуществления разработки, рассмотрения, согласования и подготовки к утверждению государственных стандартов Российской Федерации, других нормативных документов по стандартизации, а также проведения работ по международной (региональной) стандартизации создают технические комитеты (ТК) по стандартизации.

К работе в ТК привлекаются на добровольной основе полномочные представители заинтересованных предприятий и организаций, заказчиков (потребителей), разработчиков, изготовителей продукции, органов и организаций по стандартизации, метрологии и сертификации, общественных организаций потребителей, научно-технических и инженерных обществ. К работе в технических комитетах должны привлекаться ведущие ученые и специалисты.

ТК создаются на базе предприятий (организаций), специализирующихся по определенным видам продукции и технологий или видам деятельности и обладающих в данной области наиболее высоким научно-техническим потенциалом, в том числе, на базе организаций Госстандарта России или Минстроя России.

Технические комитеты по стандартизации организуются решениями Госстандарта России или Минстроя России, по предложениям заинтересованных предприятий и органов управления и регистрируются Госстандартом России.

ТК осуществляет свою деятельность в соответствии с положением о ТК, разработанном на основе «Типового положения о техническом комитете по стандартизации».

Подразделения (службы) стандартизации (конструкторско-технологический, научно-исследовательский отдел, лаборатория, бюро), создаваемые на предприятиях, выполняют научно-исследовательские, опытно-конструкторские и другие работы по стандартизации, участвуют в выполнении работ по стандартизации, проводимых другими подразделениями предприятия, а также осуществляют организационно-методическое и научно-техническое руководство работами по стандартизации на предприятии.

Службы стандартизации осуществляют свою работу в соответствии с рекомендациями о службах стандартизации.

Для наиболее полного учета интересов потребителя при проведении работ по стандартизации ТК (разработчики стандартов) взаимодействуют с общественными организациями потребителей путем привлечения их к:

-определению номенклатуры и требований к качеству продукции, а также методов оценки ее качества;

-подготовке предложений по разработке и обновлению стандартов;

-непосредственному участию в разработке проектов стандартов.

Предприятия, которые осуществляют разработку и реализацию социально-экономических и научно-технических программ и проектов, обязаны предусматривать и обеспечивать разработку необходимых стандартов.

Заказчиками разработки государственных стандартов Российской Федерации, устанавливающих основополагающее (организационно-методические и общетехнические) требования, обязательные требования, к качеству продукции, обеспечивающее ее безопасность для жизнь и здоровья людей, имущества, охрану окружающей среды, совместимость и взаимозаменяемость, а также работ по разработке и применению международных (региональных) и национальных стандартов других стран в качестве государственных стандартов Российской Федерации, являются Госстандарт России и Минстрой России.

Заказчиками разработки государственных стандартов Российской Федерации могут являться также министерства (ведомства), предприятия и объединения предприятий, а также общественные организации потребителей, научно-технические и инженерные общества и др.

Работы по государственной стандартизации в Российской Федерации проводятся по годовым планам, составляемым на основе перспективных программ (планов) работы ТК, предприятий и объединений предприятий, министерств (ведомств).  

В план государственной стандартизации в первую очередь включается разработка государственных стандартов Российской Федерации, обеспечивающих гармонизацию отечественных стандартов с требованиями международных, региональных и национальных стандартов других стран, безопасность продукции, процессов, услуг для жизни, здоровья людей и имущества, охрану окружающей среды, защиту интересов потребителей, реализацию государственных социально-экономических и научно-технических программ и проектов.

Координацию работ, учет и контроль выполнения заданий планов государственной стандартизации и расходования целевых средств государственного бюджета осуществляют Госстандарт России и Минстрой России.

Н.П. Запивалов, Г.И.Смирнов

Институт геологии нефти и газа СО РАН,

Сибирское отделение Международного института нелинейных исследований РАН, Новосибирск

Данное сообщение посвящено разработкам новых методов фрактального анализа нефтегазонасыщенных объектов как открытых динамических систем с быстро меняющимся состоянием, то резко напряженным, то близким к стабильному, что особенно характерно в период наложенных техногенных процессов (геологоразведка, разработка месторождений нефти и газа). Фрактальное моделирование как инструмент для изучения скрытого порядка в динамике неупорядоченных систем, каковыми являются нефтегазовые месторождения, стало технологической потребностью. Фрактальные модели упрощают анализ турбулентного движения жидкости или газа, а также процесса протекания, что важно для индустриальных технологий технологии разработки месторождений нефти и газа [1 — 5].

В частности, напряженные крупномасштабные фрактальные структуры возникают при закачке в пласт воды, газа и других агентов, поддерживающих пластовое давление. Наличие фрактальных структур может быть связано с загрязнением прискважинных зон пласта. Очистка этих зон сводится к разрушению этих фракталов и требует значительных затрат времени и средств.

Анализ современных технических средств сейсморазведки полезных ископаемых позволяет констатировать, что реализация уникальных возможностей сейсмоакустических источников волновых полей сдерживаются вследствие применения чрезмерно упрощенных моделей рассеяния сейсмических и акустических волн, отсутствия должного математического обеспечения процессов обработки результатов измерений. Подобная ситуация характерна для геологии нефти и газа, нефтегазодобывающей промышленности. Вероятно поэтому остается низким коэффициент успешности в поисково-разведочных работах, все  еще мал процент извлечения нефти из пластов. В силу этого нужны новые  подходы к изучению геодинамики и напряженного состояния нефтенасыщенных объектов.

В настоящей работе рассматриваются возможности существенного повышения информативности средств сейсмоакустической локации, применяемых для геологоразведки и мониторинга геофизической обстановки залежей нефти и газа, на основе фрактального моделирования рассеяния сейсмических и акустических полей. Показано, в частности, что использование этих методов позволяет осуществлять детальную диагностику геодинамики нефтегазоносных коллекторов при наложенных техногенных процессах. Исследована взаимосвязь между фрактальной структурой неупорядоченной нефтегазонасыщенной упругой среды и фрактонных особенностей сейсмических и акустических волн, распространяющихся и рассеиваемых в ней.

Так фрактальные кластеры, образуемые песчаниками, имеют значения хаусдорфовой размерности D , располагающиеся в интервале D = 2,57 ¸ 2,87, (см., например, [1]). В отсутствие существенных перепадов давления перенос нефти или газа в терригенном коллекторе обусловлен диффузией на фрактале, отвечающем этой среде. Размерность фрактала зависит от сорта песчаника. Фрактальные свойства коллектора проявляются в широком диапазоне размеров песчаных частиц — от 0,1 до 100 мкм.

Хаусдорфова размерность D этого континуального двухфазного кластера определяется соотношением

D  =  d — b / n  , (1)

где   d — размерность пространства; b   ,  n   —  критические термодинамические показатели системы, отвечающие так называемому двухпоказательному скейлингу. В предельном случае мелкозернистых пластов, когда их толщина   h   существенно превышает характерный размер песчаных частиц L , имеем d = 3 , b  =  0,4 , n    =  0,88 . При этом D = 2,55 , что совпадает с данными для кластерных систем, составленных из пустот пористого вещества. Если размеры частиц сравнимы с толщиной песчаной пленки, то можно считать, что d = 2 , причем b = 5/36, n = 4,3 и, следовательно, D »  1,9 . Такой промежуточный случай отвечает вариациям фрактальной размерности кластера в интервале 1,9 < D < 2,55  .

Перенос нефти в такой фрактальной структуре характеризуется плотностью вероятности f ( r, t ) найти частицу, помещенную в момент времени t = 0 в точку 0 , в точке  r  в момент времени t ¹  0 . Поскольку функция f ( r, t ) является неаналитической и имеет особенности на всех масштабах, то нефтегазоносность коллектора можно описывать в указанных условиях уравнением диффузии на фрактале, которое в сферических координатах имеет вид

 , (2)

где  F ( r, t  — плавная огибающая функции f ( r, t ) , K  —  обобщенный коэффициент диффузии, x   —  показатель аномальной диффузии.

Из решения этого уравнения следует выражение для среднего квадрата расстояния   , на которое передвигается частица за время  t  :

< r2 >  =  [ K ( 2 + x  )2 t ] 2 / ( 2 + x  )  G  ( z + 2 ( 2 + x ) -1 ) G  ( z )  . (3)

Через G  ( z )   в (2) , (3) обозначена гамма-функция Эйлера;  z  =  D ( 2 + x  )-1  .

При исследовании волновых процессов в материалах с фрактальной структурой наибольший интерес представляют спектры собственных колебаний фракталов, определяемые на основе аналогии между уравнениями упругих колебаний фракталов и уравнением случайных блужданий на фрактале [ 6,7 ] . Локализованные колебательные состояния на фракталах, сменяющие обычные фононные состояния при частотах, превышающих некоторую частоту перехода (кроссовера), именуются фрактонами. Частотное распределение фрактонов в силу масштабной инвариантности имеет степенной вид, причем показатель степени определяется так называемой фрактонной (спектральной) размерностью

df = 2D / ( 2 + x  ) , (4)

выражаемой через показатель аномальной диффузии x   >  0 . Фрактонная размерность характеризует размерность пространства в низкочастотной асимптотике плотности колебательных состояний.

Чрезвычайно важной в нефтегазогеологических исследованиях представляется возможность оценить фрактальную размерность неоднородностей земной коры по частотным зависимостям коэффициентов рассеяния сейсмических волн.

Так для Западной Сибири давно актуальна проблема изучения и оценки нефтегазоносности палеозойских образований, представляющих нижний формационно-тектонический комплекс плиты. Дело осложняется тем, что в  силу  особого строения и состояния этого слоя земной коры невозможно получить протяженные отражающие сейсмические горизонты, пригодные для достоверных структурных построений. В мезозойском чехле таких опорных горизонтов много  [ 8 ] . Следствием этого явилась неоднозначная оценка перспективности палеозойских отложений, неуверенное картирование и разработка объектов.

Нами предпринята попытка обработки сейсмической информации по профилю, пересекающему ряд месторождений юга Западной Сибири. На временном разрезе выбраны участки, представляющие сложную картину акустических отражений в палеозое. Здесь наблюдается хаотичное распределение отражающих площадок, имеющих фрактальную структуру [ 8 ].

Фрактальная размерность — величина, имеющая много определений и способов вычисления. Важным ее свойством является то, что она входит в соотношения вида

a ( e  ) = C e  D ,(5)

где  a — некоторая величина, зависящая от величины  e  , которая обычно характеризует линейный размер;C  —  постоянный коэффициент пропорциональности, а  показатель степени D  —  является фрактальной размерностью. Если прологарифмировать, то в логарифмическом масштабе по  e    мы получим линейную зависимость с   коэффициентом пропорциональности  C  :

ln a ( e  ) = ln C  +  D ln e   . (6)

Это свойство и использовалось в расчетах. По сейсмическому профилю, фрагмент которого показан в работе [ 8 ], в пределах выделенных палеозойских блоков были подсчитаны количества отражающих площадок разных размеров. Логарифмы полученных чисел представлены в виде графиков. Четыре и более точки, соответствующие разным размерам площадок, лежат на одной прямой, наклон которой в каждом случае и дает величину D .

При анализе полученных значений выяснилось, что от участка к участку, если имеется тектонический разлом, значение D резко меняется. Кроме того, между двумя блоками с близкими значениями D имеется третий, находящийся посередине, но с другой D . Здесь можно предполагать наличие структурного осложнения, объединяющего первые два блока. Таким образом, фрактальную величину D можно использовать как один из критериев сходства и различия участков (блоков).         Необходимо отметить, что теория протекания была разработана на газожидкостных моделях (вода, заполняющая решетку из ячеек, из которых откачан воздух; воздух вытесняющий глицерин; вода, вытесняющая несмачиваемую жидкость, например нефть, и др.), а также на компьютерных моделях. Причем все перечисленные процессы обнаружили удивительное сходство своих фрактальных свойств. Вместе с тем эту теорию можно перенести и на процессы в твердых телах, если брать геологические масштабы времени, так как твердые тела в определенных условиях пластичны и «текут» подобно жидким. Что же касается пространственных масштабов, то здесь для фрактальных исследований доступен и микро- , и макроуровень, что явствует из самой сути используемого аппарата фрактальной математики.

Фрактальный кластер радиуса  r  содержит   ~  r D  узлов кластера. При   блуждании на фрактале, как следует из (3), смещение от начального узла составит

r µ  t 1 / ( 2 + x  ), (7)

где x      0 . В ситуации отсутствия фрактальности x    =  0 , и имеет место обычное для диффузии соотношение r  µ   t 1/2   .

Вероятности нахождения частицы в любом узле на расстоянии r от начального станут одинаковыми через достаточно большое время t при любом   r . Поэтому вероятность оказаться через время t в начальном узле i можно представить в виде

wii  µ   r — D  µ r  — D/(2+x )  .(8)

В случае колебаний фрактала плотность распределения его колебательных состояний  r  ( w )  по частотам  w определяется на основе аналогии между уравнением упругих колебаний фракталов и уравнением случайных блужданий на фракталах:

. (9)

Фрактонная размерность df = d для плотности обычных фононных состояний на d — мерной регулярной решетке.

Область фрактального поведения реальных фрактальных структур ограничивается некоторым максимальным масштабом l . При этом на масштабах, превышающих l , и , следовательно, на низких частотах, не превышающих некоторую частоту кроссовера wc (l) , реализуется ситуация обычного фононного спектра. На более высоких частотах происходит переход (кроссовер) к фрактонному спектру, что может характеризовать степень нефтегазонасыщенности исследуемых сред.

Напряженность упругой пористой среды связана с ее насыщенностью нефтью или газом. Поэтому вариации во времени фрактонной части спектра будут отражать геодинамику нефтегазонасыщенных систем, обусловленную техногенными процессами. Вместе с тем появляются возможности по пространственным изменениям фрактонных характеристик судить о насыщенности упругой среды нефтью и (или) газом, причем по переходу фрактонов в фононный спектр в ряде реальных ситуаций можно регистрировать границу нефтегазового месторождения.

Поскольку число частиц, составляющих реальный материал, должно соответствовать числу мод колебаний, то плотность состояний фононного ( r  p ) и фрактонного  ( r  f )   спектров в единице объема выражается следующим образом:

 , (10)

 , (11)

здесь  — число фрактальных фрагментов в единице объема, формирующих фононную часть спектра; — число частиц размера  l 0 во фрактальном фрагменте размера l ;

 (12)

— фрактонная дебаевская частота, определяемая через частоту кроссовера   wc  .

Фрактонная дебаевская частота, как и обычная дебаевская частота для фононного спектра, в качестве предела интегрирования обеспечивает нормировку числа колебаний на число частиц. Интегрируя плотности r  p ( w ) и r  f ( w ) на интервалах ( 0 , wc ) и ( wc , wd ) соответственно, получаем, что полное число фононных состояний N p = N , тогда как для фрактонов полное число колебательных мод N f = N ( n — 1 )  . Полное число частиц равно числу всех колебательных состояний:

N = Np + Nf = Nn  .(13)

Из (10), (11) следует, что на частоте кроссовера плотность фононных состояний превышает плотность фрактонных состояний:

r p  =  Nd  >  r  f  =  Nf df  , (14)

так как d > d f  . Наличие этой особенности можно использовать для регистрации границ нефтенасыщенной структуры.

Проблема определения размерности фракталов, представленных неупорядоченными упругими средами, решается путем измерения фрактонной размерности сейсмоакустических сигналов. Результаты изучения связи между фрактонным спектром и фрактальными характеристиками упругих сред могут быть использованы для развития методов исследования геодинамики нефтегазоносных систем, геологоразведки и геофизического мониторинга месторождений нефти и газа. Разрабатываемые в настоящее время на основе современных достижений физики фракталов, геофизики и математической физики принципиально новые методы комплексного анализа нефтегеологических систем позволяют конкретизировать информацию о их динамике с учетом сложности топологии нефтегазовых коллекторов, пористой структуры напряженных нефтегазоносных слоев, изменения состояния месторождений под влиянием техногенных процессов.

Список литературы

Смирнов Б.М. Физика фрактальных кластеров. М.: Наука, 1991.

Федер Е. Фракталы. М.: Мир, 1991.

Turcotte D.L. Fractals and chaos in geology and geophysics. Cambridge University Press, 1992.

Fractals in petroleum geology and Earth processes. Ed. Barton C.C. and La Pointe P.R., N.Y. and London: Plenum Press, 1995.

Запивалов Н.П., Смирнов Г.И. О фрактальной структуре нефтегазовых месторождений // ДАН, 1995, Т. 341, N 1. С. 110 — 112.

Голубятников В.П., Запивалов Н.П., Иванов В.М., Смирнов Г.И. Фрактальное моделирование обратной задачи рассеяния сейсмических и акустических полей при геологоразведке и геофизическом мониторинге // Труды Межд. семинара «Обратные задачи геофизики». Новосибирск: Изд. ВЦ СО РАН, 1996. С. 72 — 73.

Соколов И.М. Размерности и другие геометрические критические показатели в теории протекания // Успехи физ. наук. 1986. Т. 150, N 2. С. 221 — 256.

Запивалов Н.П. Фрактальная геофлюидодинамика нефтенасыщенных систем // Труды Всерос. науч. конф. «Фундаментальные проблемы нефти и газа». М.: Изд. РАЕН, 1996. Т. 4. С. 21 — 30.

Теория раздувающейся вселенной

Введение:

Одна из трудностей, на которую наталкивается традиционная теория Большого взрыва, — необходимость объяснить, откуда берётся колоссальное количество энергии, требующееся для рождения частиц. Не так давно внимание учёных привлекла видоизменённая теория Большого взрыва, которая предлагает ответ на этот вопрос. Она носит название теории раздувания и была предложена в 1980 году сотрудником Массачусетского технологического института Аланом Гутом. Основное отличие теории раздувания от традиционной теории Большого взрыва заключается в описании периода с 10-35 до 10-32 с. По теории Гута примерно через 10-35 с. Вселенная переходит в состояние “псевдовакуума”, при котором её энергия исключительно велика. Из-за этого происходит чрезвычайно быстрое расширение, гораздо более быстрое, чем по теории Большого взрыва (оно называется раздуванием). Через 10-35 с. после образования Вселенная не содержала ничего кроме чёрных мини-дыр и “обрывков” пространства, поэтому при резком раздувании образовалась на одна вселенная, а множество, причём некоторые, возможно, были вложены друг в друга. Каждый из участков пены превратился в отдельную вселенную, и мы живем в одной их них. Отсюда следует, что может существовать много других вселенных, недоступных для нашего наблюдения.

Хотя в этой теории удаётся обойти ряд трудностей традиционной теории Большого взрыва, она и сама не свободна то недостатков. Например, трудно объяснить, почему, начавшись, раздувание в конце концов прекращается. От этого недостатка удалось освободиться в новом варианте теории раздувания, появившемся в 1981 году, но нём тоже есть свои трудности.

Сценарий “раздувающейся Вселенной”.

Строго говоря, существует несколько таких сценариев. Первые из них появились в начале 80-х годов (1980 г. – американский физик А. Гус; 1981 г. – советский физик А. Д. Линде и чуть позднее – американские физики П. Стейнхардт и А. Альбрехт; 1983 г. – новый сценарий, получивший название “хаотического раздувания”, разработал А. Д. Линде). Разработкой гипотезы “раздувающейся Вселенной” учёные продолжают активно заниматься и сейчас в нашей стране и за рубежом.

Сценарий “раздувающейся вселенной не отменяет такие важнейшие результаты, полученные релятивистской космологией, как фридмановская теория расширения Метагалактики, теория “горячей Вселенной”, и т. д. Модели “раздувающейся Вселенной” позволяют приблизится к началу расширения и исследовать ранее вообще не рассматривавшиеся процессы, которые происходили в первую секунду, а точнее, в первые мгновения истории Метагалактики. Предполагается, что в истории очень ранней нашей Вселенной огромную роль играл физический вакуум, который, как мы знаем, обладает антигравитационными свойствами, т. е. способен вместо обычного гравитационного притяжения создавать мощное гравитационное отталкивание.

Сценарий “раздувающейся Вселенной” не отменяет Большой взрыв, в начале которого плотность материи превосходила 1096 кг/м3, а свойства пространства и времени пока нам неведомые. Через 10-45 с после начала расширения плотность материи стала 1096 кг/м3 (это почти на восемьдесят порядков больше плотности атомного ядра и неизмеримо больше плотности физического вакуума). До тех пор пока плотность физического вакуума (1077 кг/м3) оставалась много меньше плотности реальных горячих частиц и античастиц, антигравитационные свойства такого “ложного вакуума” не оказывали значительного влияния на характер расширения. Но уже через 10-34 с после начала расширения температура была порядка 1027 K, а плотность обычной материи стал такой же, как и плотность “ложного вакуума”. В этих условиях гравитационное отталкивание превосходит силы притяжения. Под действием отрицательного давления физического вакуума наша Вселенная начала ускоренно расширяться. За каждые 10-34 с расстояние между произвольно выбранными элементами среды удваивалось или стало экспотенциально расти (график такого процесса экспонента – кривая показательной функции с основанием e). Таким образом, фридмановскому расширению, при котором

R(t) ~ t1/2,

предшествовала стадия эволюции Вселенной при которой

R(t) ~ (H01)-1eHt,

где H01 постоянная Хаббла, которая тогда резко отличалась от современного значения.

“Раздувание” продолжалось ничтожное (по нашим представлениям) время – порядка 10-32 с, но этого хватило для того, чтобы размер рождающейся Метагалактики чудовищно увеличился: по одним моделям в 1050 раз, а по другим – в 101 000 000 раз. Без “раздувания” размеры увеличились бы лишь в 10 раз.

В принципе не исключено, что в истории нашей Вселенной была не одна, а несколько “инфляционных” стадий, но так или иначе “раздувание” было явлением кратковременным. По мере расширения Вселенной быстро уменьшались плотность и температура обычного вещества. По мере расширения Вселенной быстро уменьшались плотность и температура обычного вещества. Наступили переохлаждение и фазовый переход среды из состояния “ложного вакуума” в состояние истинного вакуума, плотность которого мало отличается от нуля. Этот переход сопровождается выделением очень большой энергии, прежде всего скованной в “ложном вакууме”. Освободившаяся энергия расходовалась на рождение (из физического вакуума) множества реальных частиц и античастиц. Скорости движения и энергии новорождённых частиц были очень велики, а потому Вселенная вновь разогрелась до температуры порядка 1027 K, а “инфляционная” стадия эволюции Метагалактики сменилась уже известной нам стадией “горячей Вселенной”. Исходный объём, с которого началось “инфляционное” расширение пространства, был не менее 10-33 см3. Вот этот объём мгновенно вырос до объёма, многократно превосходящего нынешние размеры Метагалактики.

Легко убедится в том, что размеры Метагалактики увеличивались со сверхсветовой скоростью. Это явление не противоречит специальной теории относительности, которая запрещает распространение сигналов со сверхсветовыми скоростями, но не ограничивает скорость роста размеров какой-либо системы. Также, впечатляет тот факт, что из ничтожной массы (10-5 г) которая содержалась в крошечном объёме пространства до начала “инфляционной” стадии, возникла Метагалактика с массой порядка 1050 т. Это произошло в результате работы совершённой гравитационными силами.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://referat2000.bizforum.ru/

А.Л. Волынский, член-корреспондент РАН, д.х.н., проф., гл.н.с.

Иногда случается так, что хорошо известные и изученные предметы и явления вдруг открываются новыми и необычными сторонами. Именно это произошло при исследовании упаковочной полимерной пленки на нашей кафедре. Казалось бы, что в ней особенного? Это просто упаковочный материал, без которого быт современного человека совершенно немыслим: металлизированные полимерные пленки (как правило, с тонким алюминиевым слоем) используют, например, для упаковки цветов, продуктов, промышленных товаров, применяют в полиграфии и во многих других областях. Неудивительно, что такие полимерные материалы выпускаются сегодня сотнями тысяч тонн.

Вполне естествен и интерес самых разных специалистов к столь распространенным в быту и промышленности объектам. Уже многие годы издается журнал “Thin Solid FILMs” (“Тонкие твердые пленки”), где освещаются научные и прикладные аспекты проблем, связанных с изучением и использованием систем, которые можно обозначить как “твердое покрытие на податливом основании”.

Удивительно, что при всем том научном интересе, который проявляют исследователи к подобным системам, до недавнего времени никому не пришло в голову просто растянуть упаковочную армированную пленку (она как раз и представляет собой типичную систему “твердое покрытие на податливом основании”) и посмотреть, что из этого получится. А посмотреть, как оказалось, есть на что: в микроскоп (сканирующий электронный) видны ряды светлых полос с регулярным волнистым рельефом, разделенных темными полосами.

Что это за ряды и каким образом они появляются?

Растягивая полимерную пленку, на которую твердое покрытие нанесено тонким слоем, мы растягиваем одновременно и этот слой. В результате покрытие распадается на множество “островов”-фрагментов. Они-то и “выстраиваются” рядами, образуя своеобразный рельеф. Поражает регулярность самопроизвольно возникающего рельефа и его строгая ориентация относительно оси растяжения: его углубления и вершины всегда ориентированы строго параллельно оси. Высока и степень порядка, достигаемая при фрагментации покрытия: образующиеся острова однородны по размерам и располагаются на поверхности податливой подложки весьма регулярным образом. Другими словами, на растянутой полимерной пленке возникают высокоорганизованные периодические структуры. Именно поэтому деформированная упаковочная пленка рассеивает свет, как настоящая дифракционная решетка.

А всегда ли проявляются подобные результаты растяжения? Может быть, они зависят от природы подложки (полимера) и покрытия? Мы это выяснили, взяв для экспериментов один и тот же полимер, но с разным покрытием, и наоборот — одно покрытие на разных полимерах.

Микрофотографии трех видов растянутых пленок, армированных разными металлами.

Ось растяжения показана стрелкой. Увел. (слева направо): в 350 раз, 1100 и 1750.

Никакой зависимости мы не обнаружили, всякий раз возникали уже знакомые нам структуры. Правда, необходимо было соблюдать два условия:

— толщина покрытия должна быть пренебрежимо малой по сравнению с толщиной подложки;

— модуль упругости покрытия должен на несколько порядков превышать этот показатель для материала подложки. Именно таким требованиям соответствует упаковочная пленка [1, 2].

Теперь вполне правомочен вопрос: каким образом при простом растяжении возникает столь регулярная структура? Попробуем разобраться в механизме наблюдаемого явления. Примем во внимание, что полимерная пленка, подвергаемая одноосному растяжению, испытывает одновременно два вида деформации — удлинение и сжатие в перпендикулярных друг другу направлениях. (В этом легко может убедиться каждый, растягивая кусок резиновой ленты.) Следовательно, твердое покрытие на поверхности пленки тоже растягивается и сжимается одновременно. Именно сжатием покрытия, как выясняется, обусловлено возникновение регулярного микрорельефа. Какова же физическая суть этого процесса?

Покрытие, представляющее собой анизодиаметричное твердое тело (т.е. с очень разными размерами в перпендикулярных направлениях), испытывает деформацию одноосного сжатия на поверхности растягиваемой полимерной пленки. Надо сказать, что впервые явления, сопровождающие одноосное сжатие анизодиаметричных твердых тел, были рассмотрены Л.Эйлером более 200 лет назад. Он показал, что тело при достижении критической нагрузки теряет устойчивость и приобретает форму полуволны (так называемая эйлеровская классическая потеря устойчивости). Подобное легко наблюдать, сжимая, например, тонкую металлическую линейку или лист бумаги. Если же анизодиаметричное твердое тело (в нашем случае это тонкое жесткое покрытие) прочно связать с податливой подложкой (основанием), то картина потери им устойчивости решающим образом изменяется. При достижении критической сжимающей нагрузки тело не сможет принять форму полуволны, так как при отклонении от прямолинейной формы на него будет действовать со стороны подложки возвращающая сила, пропорциональная величине отклонения. В результате такого взаимодействия противоборствующих сил покрытие неизбежно сложится, подобно складному метру, и примет синусоидальную форму с периодом волны, равным l.

Схема потери устойчивости анизодиаметричного тела в свободном состоянии (а, б) и на податливом основании (в, г).

Величина периода волны (рельефа) определяется следующим. Работа деформации при сжатии анизодиаметричного твердого тела — покрытия — растет с увеличением числа совершенных изгибов (с уменьшением периода рельефа). Не случайно, что без подложки такое тело принимает форму полуволны, т.е. период рельефа максимален. Однако податливая, но весьма протяженная подложка вносит поправки в этот процесс. Очевидно, что чем больше период рельефа, тем, при прочих равных условиях, больше его амплитуда. Полимерная подложка не остается безучастной к ее увеличению — она “течет”, деформируется. Энергетические затраты всей системы при этом стремятся к минимизации. Период рельефа можно найти из условия минимума общего баланса напряжений в покрытии и подложке.

Такого рода минимизация энергии системы в случае упругой каучуковой подложки дает величину периода рельефа

l = 4.15h·(E1/E)1/3, (1)

где h — толщина покрытия, E1 и Е — модули упругости покрытия и подложки соответственно.

Если же подложка пластична, период рельефа равен

l = 2hsy /s, (2)

где sy — предел текучести покрытия, s — предел текучести подложки при растяжении. Расчеты для того и другого случая экспериментально подтверждены. Хорошее соответствие теории и эксперимента свидетельствует о разумности предположений, сделанных относительно механизма возникновения регулярного рельефа на поверхности упаковочной пленки.

Регулярность фрагментации жесткой оболочки связана, кроме того, с особенностями передачи механического напряжения от податливого основания твердому покрытию через границу раздела. Здесь необходимо отметить, что характер самой фрагментации зависит, в частности, от того, однородно или неоднородно деформируется подложка. Полимерные пленки могут деформироваться обоими путями. Хотя деформация подложки достигается разными способами, регулярность фрагментации твердого покрытия оказывается неизбежной.

В случае однородной деформации полимера-подложки вначале, при малых ее удлинениях, решающий вклад в разрушение покрытия вносят поверхностные микродефекты (характерные для любого твердого тела), которые и инициируют процесс в местах своей локализации. Такого рода дефекты располагаются в покрытии хаотически, что и вызывает нерегулярность его разрушения: образуются фрагменты разных размеров. При дальнейшем растяжении подложки фрагменты остаются под нагрузкой, но напряжение в разных частях каждого из них распределяются крайне неравномерно: от близкого к нулевому на концах фрагмента до максимального точно в его центре. Именно здесь в первую очередь напряжение достигает предела прочности, и фрагмент делится на две равные части. Этот процесс можно наблюдать в сканирующем электронном микроскопе. Такое деление продолжается до тех пор, пока слабая податливая подложка способна передавать фрагментам напряжение, превышающее прочность покрытия. Когда их размеры становятся слишком малы для передачи подложкой разрушающего напряжения, деление заканчивается. На поверхности полимерной пленки возникает система из весьма выровненных по размерам фрагментов покрытия.

При неоднородной деформации полимерной пленки непрерывно сосуществуют ее исходный участок и деформированный фрагмент, уже перешедший в ориентированное состояние (так называемая шейка).

Это означает, что одновременно существуют также и две части покрытия: распавшаяся на фрагменты на шейке полимера и целая, не разрушенная часть, покрывающая его исходный участок. События, связанные с фрагментацией покрытия, разыгрываются в узкой перемещающейся зоне, расположенной между ориентированной и неориентированной частями растягиваемого полимера. В этой зоне всегда присутствует край разрушенного покрытия, напряжение в котором, очевидно, близко нулю. По мере удаления от края напряжение растет и быстро достигает предела прочности покрытия. Тогда-то и отрывается его очередная полоса, причем ширина всех полосчатых фрагментов оказывается почти одинаковой.

При таком виде деформации подложки из покрытия фактически образуется система почти не отличимых по размерам тончайших параллельных лент, которые тянутся от одного края растягиваемого образца до другого. Возникновение столь уникальной структуры, как видим, обусловлено особенностью неоднородной деформации полимерной пленки в системе “твердое покрытие на податливом основании”.

Микрофотографии образцов пленки полиэтилентерефталата с платиновым покрытием (4 нм).

Слева — образец, растянутый на 100% при 100°С (скорость 0.1 мм/мин);

Справа — тот же образец после дополнительного растяжения при более высоком напряжении.

Увел. в 2500 раз.

Микрофотографии образцов пленки разного состава, но с одним и тем же покрытием,

и одного состава, но с разным покрытием после неоднородной и однородной деформации полимера-подложки.

Увел. (слева направо): в 2000 раз, 800 и 1200.

Важно отметить, что при неоднородной деформации подложки наличие микродефектов на поверхности покрытия фактически не влияет на процесс его фрагментации. Это обусловлено тем, что поверхность полимера, не перешедшего в ориентированное состояние, практически не деформирована — величина упругой деформации не превышает нескольких процентов.

Независимо от того, упруго или не упруго деформируется податливая подложка и (или) жесткое покрытие, средний размер (L) фрагмента разрушения в направлении оси растяжения равен

L = 2hs*/s0, (3)

где h — толщина покрытия, s* — предел его прочности и s0 — напряжение в подложке.

Вот такие интересные последствия простого растяжения армированной упаковочной пленки проявились при изучении. Но неужели только в ней могут происходить описанные здесь явления? Трудно представить, что это так. Думаю, найдется немало физических объектов, построенных по принципу “твердое покрытие на податливом основании”. Не исключено, что деформация (сжатие и растяжение) упаковочной пленки моделирует многие процессы в окружающем нас мире.  

Сетки трещин на разных физических объектах.

Сверху вниз:

полимерная пленка с тонким металлическим покрытием,подвергнутая плоскостному растяжению;

трещины на высыхающей влажной почве

и на остывающей вулканической бомбе.

В природе очень часто возникают ситуации, когда подобные системы подвергаются разного рода деформациям. Как следствие, возникают многочисленные регулярные структуры. Потеря устойчивости в условиях плоскостного сжатия приводит к появлению удивительно красивых рельефов, таких, например, которые образуются при высыхании капли краски.

Системы “твердое покрытие на податливом основании” подвергаются и деформации плоскостного растяжения. Его результаты видел каждый, кто замечал на почве сухие, в трещинах, корки. Когда высыхает влажная земля, образовавшаяся на ее поверхности твердая корка стремится сжаться, но этому препятствует лежащее под ней мягкое, почти несжимаемое основание — слой грязи. В результате корка оказывается в условиях плоскостного растяжения. За счет испарения жидкости из почвы растягивающие напряжения усиливаются, и появляется сетка трещин на жесткой поверхности. Образуются они и распространяются по строгим законам, присущим все тем же системам “твердое покрытие на податливом основании”.

Столбчатые структуры Мостовой гигантов в Северной Ирландии.

Аналогичные картины возникают и при остывании магматических расплавов, так называемых вулканических бомб. При медленном остывании расплава граница между жестким слоем и еще не остывшей жидкой сердцевиной движется вглубь. Твердая фаза, непрерывно сосуществующая с жидкой, постоянно подвергается деформации плоскостного растяжения. Когда этот процесс замедлен, фрагментация происходит настолько регулярно, что кажется делом человеческих рук. Полагают, что именно этот механизм лежит в основе возникновения удивительного природного объекта — базальтовых пальцев. Одно из таких образований находится в Северной Ирландии и известно как Мостовая гигантов.

А разве не похожа сама Земля на типичную систему “твердое покрытие на податливом основании”? По современным представлениям, относительно тонкая (5-50 км) твердая наружная оболочка нашей планеты (литосфера) покоится на относительно податливой и толстой (2900 км) оболочке — верхней мантии (полная аналогия с упаковочными пленками). Ее вязкое, текучее вещество находится в состоянии неустойчивости из-за вертикального теплового градиента [3]. Полагают, что именно поэтому в мантии генерируются гигантские конвекционные потоки (ячейки). За счет конвекции возникает механическое напряжение в земной коре, которое ответственно за такие геодинамические процессы, как дрейф континентов, формирование рельефа, открытие и закрытие океанов, извержения вулканов, землетрясения и т.д.

Как видим, строение верхних оболочек нашей Земли полностью соответствует структуре систем “твердое покрытие на податливом основании”. Неудивительно поэтому, что рельеф примерно трети океанического дна (т.е. колоссального по размерам участка) поразительно похож на рельеф, образующийся при растяжении армированных полимерных пленок.

Если рассматривать земную кору как единое твердое тело (несмотря на его гигантские размеры, сферическую форму, непостоянный химический состав, градиент температуры, дефектность и множество других осложняющих факторов), способное воспринимать и передавать механическое напряжение на огромные расстояния, то, применив формулы 1-3, можно получить важную количественную информацию. Эти формулы позволяют связать прямо измеряемые на картах параметры рельефа с внутренними свойствами системы, такими как прочность, предел текучести или модуль упругости. Определить такие параметры для столь грандиозной системы, как земная кора, ни одним другим способом в принципе невозможно *. Ясно, что прочность или модуль куска базальта, которые можно легко измерить в лаборатории, совершенно не равны соответствующим характеристикам такого уникального тела, как земная кора в целом.

* К настоящему времени автором использованы уравнения (1-3) для расчетов напряжения прочности океанической коры. — Примеч. ред.

Многим, по-видимому, покажется фантастической идея родственности процессов, вызывающих регулярность разрушения твердого покрытия на податливой полимерной подложке, и событий, происходящих в земной коре. Но такая аналогия, уверен, все же вполне правомерна. Мало того, рассмотренный подход можно использовать в планетологии для грубой оценки структуры космических объектов. Так, по анализу особенностей рельефа поверхности Венеры [A HREF=»#4″>4], полученному с помощью радарной съемки с ее искусственного спутника, с использованием такого подхода уже сделаны некоторые заключения относительно прошлого этой планеты.

Два весьма схожих рельефа: океанического дна в районе Восточно-Тихоокеанского поднятия и образующегося на растянутой пленке каучука с золотым покрытием.

Нет ничего удивительного в том, что зачастую одни и те же физические законы действуют в самых разнообразных системах. В нашем случае диапазон родственных явлений простирается от микроскопического уровня (толщины покрытий на упаковочных полимерных материалах составляют от единицы до десятков нанометров) до макроскопического и даже планетарного. Благодаря общности законов можно получать информацию о явлениях и процессах (например, образовании рельефа на поверхности планет), происходящих в окружающем мире, обратившись к лабораторным моделям и взяв за аналог простой и хорошо изученный физический объект. Скажем, кусок упаковочной пленки, если интересующая нас система аналогична той, что названа “твердым покрытием на податливом основании”.

Список литературы

1. Волынский А.Л., Баженов С.Л, Бакеев Н.Ф. // Рос. хим. журн. (ЖВХО им.Д.И.Менделеева). 1998. Т.42. №3. С.57-68.

2. Волынский А.Л. // Наука в России. 2002. №3. С.4-12.

3. Короновский Н.В. Общая геология. М., 2002.

4. Короновский Н.Н. Структура тессер Венеры и ее тектонофизическое моделирование: Дис. … канд. геол.-мин. наук. М., 2003.  

Теория измерений:типы шкал

В процессе измерения участвуют два объекта: измерительный прибор и измеряемый объект. В результате прибор приходит в некоторое состояние, которое в зависимости от вида прибора и измерительной процедуры фиксируется тем или иным способом: положением стрелки на физической приборной шкале, цветом лакмусной бумажки, цифрами на электронном табло, положительным или отрицательным ответом на вопрос социолога и т.д. Затем это состояние прибора отображается в протоколе в виде тех или иных символов — цифр, букв, слов и т.д.

Теория измерений оперирует понятием «эмпирическая система с отношениями» (Е), которая включает в себя множество измеряемых объектов (А) и набор интересующих исследователя отношений между этими объектами (R): E = { A, R }. Например, множество А это множество физических тел, а набор R — отношения между ними по весу, твердости, размерам и т.п. Для записи результатов наблюдений используется «символьная система с отношениями» (N), состоящая из множества символов (М), например, множества всех действительных чисел, и конечного набора отношений (Р) на этих символах : N = { M, P}. Отношения Р выбираются так, чтобы ими было удобно отображать наблюдаемые эмпирические отношения R. Если тело t тяжелее тела q, т.е. если имеет место отношение R(t>q), то цифровая запись веса тел t=5 и q=3 позволяет наглядно увидеть это эмпирическое событие в записи P(5>3). Договоренность использовать именно такое отображение системы E на систему N означает выбор некоторого определенного правила отображения g. Тройка элементов < E, N, g > называется «шкалой» (не следует путать с физической приборной шкалой).

Но мы можем договориться и о некотором другом способе отображения w и тогда будем иметь дело с другой шкалой . Например, g рекомендует записывать вес тел в кг., а w — в граммах или тоннах. Цифровая запись в протоколах будет при этом разная, но эмпирическое содержание протоколов будет одинаковым. Это означает, что мы выбрали не любые способы отображений (g, w и т.д.), а только те, которые связаны между собой взаимно однозначными преобразованиями. Т.е. имеется такое преобразование f, с помощью которого по записи в языке g можно точно определить, какой будет запись в языке w (и наоборот) : g = f (w) и w = f'(g). Преобразование f объединяет указанные выше по разному выглядящие шкалы в определенную группу, которая называется «типом шкалы». Зафиксировав допустимое преобразование f, мы тем самым фиксируем конкретный тип шкалы.

В практике научных исследований получили распространение шкалы всего нескольких типов.

Приведем описание шкал основных типов.

1. Абсолютная шкала. Допустимое преобразование для шкал данного типа представляет собой тождество, т.е. если на одном языке в протоколе записано «у», а на другом языке «х», то между ними должно выполняться простое соотношение : у = х. Этот тип шкалы удобен для записи количества элементов в некотором конечном множестве. Если, пересчитав количество яблок, один запишет в протоколе «6», а другой запишет «VI», то нам достаточно знать, что «6» и «VI» означают одно и то же, т.е., что между этими записями существует тождественное отношение: 6 = VI.

2. Шкала отношений. Между разными протоколами, фиксирующими один и тот же эмпирический факт на разных языках, при этом типе шкалы должно выполняться соотношение: у = а*х, где а — любое положительное число. Один и тот же эмпирический смысл имеют протоколы «16 кг.», «16000 г.», «0, 016 т.» и т.д. От любой записи можно перейти к любой другой, подобрав соответствующий множитель «a». Этот тип шкалы удобен для измерения весов, длин и т.д. Если нам не известно в каких именно единицах записаны веса тел в разных протоколах, то мы можем полагаться только на отношение весов двух тел: например, тело с весом 10 единиц в два раза тяжелее тела с весом 5 единиц вне зависимости от того, что было взято за единицу — тонна или грамм. Инвариантность отношений отражена в названии шкалы данного типа. Если же в протоколе указана единица веса, то такой протокол отражает свойства тел в абсолютной шкале.

3. Шкала интервалов. Здесь между протоколами y и x допустимы линейные преобразования: y = a*x + b, где а — любое положительное число, а b может быть как положительным, так и отрицательным. Это значит, что в разных протоколах может использоваться разный масштаб единиц (a) и разные начала отсчета (b). Примером шкал этого типа могут быть шкалы для измерения температуры. Если в протоколе указаны градусы, но не говорится в какой шкале (Цельсия, Кельвина и т.д.), то во избежание недоразумений при описании закономерностей можно использовать только отношения интервалов, так как при любых значениях a и b сохраняется равенство:

(y1-y2):(y3-y4) = [(a*x1+b)-(a*x2+b)] : [(a*x3+b)-(a*x4+b)].

Если записи в протоколе сопровождаются информацией о том, какие именно градусы имеются в виду (например, «18 град.С»), то мы имеем дело с протоколом в абсолютной шкале.

4. Шкала порядка. Допустимыми преобразованиями для данного типа шкалы являются все монотонные преобразования, т.е. такие, которые не нарушают порядок следования значений измеряемых величин. Такие протоколы появляются, например, в результате сравнения тел по твердости. Записи «1; 2; 3» и «5,3; 12,5; 109,2» содержат одинаковую информацию о том, что первое тело самое твердое, второе менее твердое, а третье — самое мягкое. И никакой информации о том, во сколько раз одно тверже другого, на сколько единиц оно тверже и т.д. в этих записях нет и полагаться на конкретные значения чисел, на их отношения или разности нельзя.

Разновидностью шкалы порядка является шкала рангов, где используются только числа, идущие подряд от 1 вверх по возрастанию. Если среди m измеряемых объектов одинаковых нет, то ранговое место каждого объекта в протоколе будет указано одним из целых чисел от 1 до m. При одинаковом значении измеряемого свойства у k объектов, занимающих порядковые места с t-го по (t+k)-тое, их ранги будут обозначены одинаковым числом, равным их «среднему» рангу x, где x = (1:k) S(i+t-1), i=1—k.

Такая разновидность шкалы порядка называется «нормированной шкалой рангов».

К типу шкал порядка относится и широко используемая шкала баллов. При этом используются целые числа в ограниченном диапозоне их значений: от 1 до 5 в системе образования, от 0 до 6 или до 10 в спорте и т.д. В любом из этих случаев протокол содержит информацию только о трех эмпирических отношениях: «» и «=».

5. Шкала наименований. Здесь фиксируется только два отношения: «равно» и «не равно». Следовательно, допустимы любые преобразования, лишь бы в протоколе одинаковые объекты были поименованы одинаковыми символами (числами, буквами, словами), а разные объекты имели бы разные имена. Так фиксируются в протоколах такие характеристики, как собственные имена людей, их национальность, названия населенных пунктов и т.п.

Шкалы первых трех типов содержат более богатую информацию, их показания можно подвергать определенным математическим преобразованиям и потому их часто называют «сильными», «количественными» или «арифметическими». Шкалы порядка и наименований уступают им по информативности и отражают качественные свойства и их обычно называют «слабыми» и «качественными » [2]. Однако, рекомендовать пользоваться только «сильными» шкалами нельзя. Приборы для измерения сильных свойств более дорогие, для измерения многих свойств в сильных шкалах (особенно, в гуманитарных областях) таких приборов еще нет.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://sociology.extrim.ru

Механика. Античность и эллинский период

Ильичев А. Т.

Исторический экскурс в прошлое физики, вне всякого сомнения, позволяет лучше понять логику формирования и развития этой науки, приведшую к современному ее состоянию. Нам представляется, что понимание причины возникновения физики, ее изначальных целей, знакомство с этапами ее развития и ходом мысли ее творцов, способствует интеграции физического научного знания в мировоззренческий комплекс учащегося и препятствует обособлению этой науки в отдельную мировоззренческую категорию. Мы надеемся, что знакомство с историей науки помогает формированию независимого мышления, которое, как писал знаменитый физик Дж. Дж. Томсон, приводит «…к вере в Бога, которая есть основание религии». Кроме чисто гуманитарных сведений об исторических этапах развития физики и биографиях наиболее выдающихся ученых, сыгравших значительную роль в ее формировании и развитии, знакомство с историей физики может способствовать эффективности усвоения концептуальных положений этой науки, так как информация о развитии науки очевидным образом имеет и чисто методическую составляющую.

Мы приступаем к публикации серии материалов, в которых будет рассказано о возникновении и основных этапах развития разделов физики, изучаемых в средней школе. Начнем с механики материальной точки и твердого тела, которой принадлежит несомненное право открывать любой курс физики. Для настоящей публикации использованы материалы книги Марио Льоцци «История физики», переведенной на русский язык в издательстве «Мир» в 1971 г.

Уровень техники и культуры.

Наличие обширного комплекса практических знаний и технических навыков, высокий общий культурный уровень, а также язык, уже отточенный на тонких философских и математических исследованиях,— все это создало почву в Греции в IV веке до н. э. для начала работы по описанию, упорядочению и объяснению явлений природы. Вокруг этого ядра в течение веков сформировалась физика (от слова physis — природа) в современном ее понимании.

Практические знания и технический опыт, как и некоторые начатки научных исследований, пришли к грекам от народов еще более древней культуры, в первую очередь из Вавилона и Египта; самые древние научные достижения Китая, начало которых можно отнести к XIII веку до н. э., по-видимому, не оказали влияния на греческую культуру.

Из глубокой древности, возможно более чем за 3000 лет до н. э., пришли такие изобретения, как обожженный кирпич, гончарный круг, колесный экипаж. Практическое применение этих изобретений относится примерно к периоду около 3000 лет до н. э., который в истории техники носит название первой промышленной революции. Несколько позднее были открыты способы выплавки и обработки металлов, изобретены весельные и парусные суда, применены плуг, весы, отвес, уровень, угломер, циркуль, клещи. Во втором тысячелетии до н. э. были изобретены кузнечные мехи, рычаги, клин, домкрат, блоки, сифон, водяные часы.

Вместе с первыми гражданскими институтами появляется соответствующая техника, уже достаточно развитая на заре греческой цивилизации: водоснабжение, орошение и осушение земель; техника, связанная с производством продуктов питания (обработка зерновых, приготовление муки и хлеба, использование процессов брожения и т. п.); техника изготовления красок, лаков, применение которых в самой глубокой древности обусловлено не столько стремлением к красоте, сколько религиозным значением изображений; производство и применение благовоний и притираний, употреблявшихся первоначально по гигиеническим и ритуальным соображениям и лишь потом уже в косметических целях.

Если представить себе, какого уровня знаний, какой высокой организации и изобретательности требовала эта техника, то становится понятно, почему большая часть историков вопреки распространенному мнению считает теперь, что не техника возникает как применение науки, а, наоборот, наука развивается на базе широкого технического опыта, постепенно накопленного человечеством в течение тысячелетий. Лишь значительно позднее, приблизительно в эллинский период, наука начинает приносить некоторую пользу технике, в свою очередь, обогащаясь за ее счет.

Трудно допустить, что разнообразнейшие практические знания, которые человек, побуждаемый необходимостью сделать свою жизнь более безопасной и более легкой, накопил в столкновении с силами природы, были приобретены пассивно, без длительного наблюдения основных явлений природы, без какого бы то ни было эксперимента, хотя бы самого примитивного. Есть некоторые указания, что и до древних греков люди не ограничивались чисто пассивным восприятием. Так, еще в Вавилоне и Древнем Египте был предпринят ряд попыток упорядочения данных опыта и наблюдения: введение уже к 2500 г. до н. э. фиксированных единиц измерения длины, веса и емкости; осознание периодического чередования времен года; разделение года на месяцы, дни и часы. Но эти примеры еще столь немногочисленны и неопределенны, что мы вынуждены рассматривать весь комплекс практических знаний древних народов лишь как сырье для последующего построения физики.

Общий уровень греческой культуры, несомненно, способствовал тому, что техника выросла в науку, связывающую воедино и объясняющую совокупность накопленных сведений и позволяющую таким образом предвидеть явления и влиять на них.

Уровень культуры определялся не только литературными традициями, пышным расцветом философских школ в течение двух столетий, начиная с Фалеса Милетского (около 642—548) и вплоть до Платона (428—348). Как известно, труды тех философов, которые жили до Сократа, сохранились главным образом в виде цитат, рассеянных в трудах более поздних авторов. Но из этих отрывков, как и из других древних источников, не видно, чтобы греческие философы вплоть до Платона интересовались собственно физическими вопросами, т. е. отдельными явлениями природы и свойствами конкретных предметов. Наоборот, они со свойственными юности порывом, дерзостью и свежестью отваживались сразу на исследование первоначала всех вещей, ставя перед собой общие проблемы мироздания, что при незнании конкретных законов природы неизбежно принимало явно метафизический характер. Поэтому их умозрительные построения, представляющие интерес для истории философии, не имеют существенного значения для истории физики.

Этот исторический обзор не означает, что мы отрицаем влияние греческой философии первых двух веков на историю физики. Рассуждения философов ионической школы о первоначале, пифагорейское учение о четырех стихиях, атомизм Левкиппа и Демокрита, анимизм Платона послужат путеводными вехами и источником вдохновения также и для физиков, когда, как мы убедимся в дальнейшем, они, вооруженные знанием конкретных фактов, вновь вернутся к попытке создать более обширную и уже более обоснованную единую картину мира.

Именно поэтому труды первых философских школ представляют собой элемент культурного фона, который способствует развитию научных исследований и делает возможным появление научного языка. Была создана та совокупность способов выражения, причинных связей, логических подходов, та основа «общепринятого смысла», или научного «здравого смысла», который всегда будет «общепринятым» и «здравым» не в абсолютном смысле, а лишь относительно уровня культуры человечества определенной эпохи.

Аристотель.

Если бы труды философов того времени не были утрачены, возможно, мы обнаружили бы уже в трудах, созданных в первые два века греческой философией, следы наблюдений и опытов над конкретными явлениями и телами.

Это предположение подтверждается первой значительной попыткой научной систематизации — трудами Аристотеля о природе, включенными в обширную энциклопедию знаний, которая явно не могла быть итогом творчества одного человека, а представляла собой результат сотрудничества многих людей или многих поколений. Организаторский гений Аристотеля позволил свести обширный материал в единое целое, в единую систему, которая в течение почти двух тысяч лет служила каркасом науки.

Аристотель родился в Стагире, во Фракии, в 384 г. до н. э. Он был учеником Платона. Покинув Афины после смерти своего учителя, он отправился путешествовать по Греции. С 343 по 340 г. он находился при дворе Филиппа Македонского в качестве воспитателя его сына — будущего Александра Великого. В 335 г. Аристотель вернулся в Афины и основал там свою школу — «Ликей», названную так по имени священного сада Аполлона, в котором она была расположена. Он руководил этой школой 12 лет, пока после смерти Александра Великого верх в Афинах не взяла антимакедонcкая реакция, и Аристотелю пришлось бежать и искать убежища в Халкиде, где он и умер в 322 г. до н. э. в возрасте 63 лет.

Сочинения Аристотеля в форме диалогов в основном утеряны, тогда как его труды, написанные в повествовательной манере, почти все сохранились. Среди них с точки зрения физики представляют интерес следующие трактаты: «Physical («Физика»), «De Coelo» («О небе»), «De generatione et corruptione» («О возникновении и уничтожении»), «Мeteorologia» («Метеорология»). К ним следует добавить «Problemata» («Проблемы») и «Mechanical («Механика»), написанные в форме вопросов и ответов, хотя авторство Аристотеля для этих двух произведений точно не установлено.

Натурфилософские работы Аристотеля систематизируют все физические знания того времени; них излагаются, а местами и опровергаются воззрения предшествовавшей эпохи. Аристотель, борясь с пифагорейской и платоновой мистикой, пытался основать физику на наблюдении и эксперименте.

Особый интерес для нас представляет аристотелево учение о движении, которое господствовало в физике в течение полутора тысячелетий и стало подвергаться ожесточенным нападкам лишь позже, начиная с эпохи Возрождения. Движению Аристотель придавал значительно более широкий смысл, чем принято в физике со времен Галилея. Аристотель понимает под движением любое количественное или качественное изменение, благодаря которому явление реализуется. Такое широкое понимание движения позволяет ему утверждать, что в природе все есть движение. Частному понятию изменения положения тела с течением времени он дал наименование локального движения, а локальные движения он разделял на естественные и насильственные, тем самым отрицая непрерывность явлений и их однородность, и вводя зависимость от того, происходят ли эти движения по естественным или по случайным причинам.

Естественные движения бывают прямолинейными, как, например, те движения, которые мы постоянно видим вокруг себя (падение тяжелых тел, подъем легких тел), или круговыми, подобно круговращению звезд. Регулярность и вечность круговращения звезд должны иметь какую-то причину, которую Аристотель усматривал в неподвижном перводвигателе, сообщающем движение всем сферам, к которым прикреплены звезды и центр которых совпадает с центром Земли. Если представление о неподвижном перводвигателе было понятием, безусловно, метафизическим и даже теологическим, то помещение Земли в центре мироздания соответствовало данным повседневного опыта, который показывал, что звезды обращаются вокруг Земли.

Данным грубых наблюдений соответствуют также законы Аристотеля для естественного движения тел в подлунном мире. Из повседневного опыта известно, что есть тела, которые падают вниз, и тела, которые возносятся вверх (например, дым или огонь). Отсюда делается заключение, что тяжелые тела, естественно, стремятся к «своему месту», находящемуся в центре Земли, а легкие стремятся ввысь, к граничной поверхности мировой сферы. Во всех случаях все тела, тяжелые или легкие, стремятся к своему естественному месту.

По Аристотелю, траектория ядра или брошенного тела состоит из трех частей: первая часть — прямолинейная наклонная, третья — прямолинейная вертикальная, а вторая — круговая, соединяющая первую с третьей. Эта точка зрения продержалась вплоть до 1546 г., когда появился труд Тартальи «Проблемы и различные изобретения».

Но каким же образом брошенное тело поддерживает свое движение? Причина этого не может крыться ни в самом теле, ни в механизме, который привел тело в движение и уже покинут телом, так что не может более на него воздействовать. Значит, кроется она в среде. И Аристотель придумывает замысловатую теорию, согласно которой брошенное тело непрерывно подталкивается, как парус на ветру, воздухом, стремящимся занять место, освобождаемое в своем движении брошенным телом.

Вытекающая отсюда динамика весьма непохожа на современную. В динамике Аристотеля движущееся тело непрерывно находится под действием некоторой силы и скорость его прямо пропорциональна приложенной силе и обратно пропорциональна сопротивлению среды. Отсюда следует, что в пустоте, где сопротивление среды отсутствует, скорость стала бы бесконечно большой, т. е. тело приобрело бы свойство вездесущности. Это следствие настолько противоречит обычным представлениям, что Аристотель приходит к выводу о невозможности существования пустоты в природе. Такой вывод прямо противоположен утверждению атомистов, для которых движение как раз было невозможно в заполненном пространстве. По этому вопросу Аристотель пространно полемизирует с атомистами, приводя в поддержку своего положения другие аргументы. Если принять существование пустоты, говорит Аристотель, то невозможно было бы сказать, почему тело, находящееся в движении, должно остановиться именно тут, а не там, ибо пустота как таковая не несет в себе никакого различия. Более того, можно даже сказать, что в пустоте все должно быть в покое, потому что нет никаких оснований для того, чтобы тело начало двигаться в том или ином направлении, с большей или меньшей скоростью. В общем главный аргумент Аристотеля против существования пустоты заключается в том, что в ней нельзя выделить никакого предпочтительного направления: ни верха, ни низа, ни правого, ни левого. Пустота пассивна и невозмутима. Следовательно, ее нет в нашем ограниченном мире. Очевидно, здесь мы имеем пример скорее злоупотребления, нежели употребления принципа достаточного основания.

Боязнь пустоты (horror vacui) стала впоследствии основой аристотелевой физики, и полемика между сторонниками и противниками пустоты продолжалась вплоть до эпохи научного Возрождения (а может быть, и позже, ибо споры об эфире можно считать ее продолжением). Но чтобы услышать новое слово об этой физической проблеме, нужно было дождаться опыта Торричелли в 1644 г.

Вторым непосредственным следствием аристотелевой динамики был вывод о том, что скорость падения тела в данной среде пропорциональна весу тела. Этот вывод соответствовал повседневным наблюдениям: яблоко падает быстрее, чем лист. Обнаружение же постепенного увеличения скорости падающего тела является плодом неторопливых, но внимательных и продолжительных наблюдений. Аристотель приписывал это увеличение скорости постепенному увеличению веса тела по мере приближения к предопределенному месту.

Некоторые историки науки хотели видеть в споре Аристотеля со сторонниками пустоты формулировку принципа инерции. Но то место в «Физике» (Аристотель Физика, М. 1937; IV, 8, 215—219), в котором действительно излагается этот принцип, приведено лишь как доказательство абсурдности выводов, к которым привело бы допущение существования пустоты; этот смысл и был односторонне развит в дальнейшем последователями Аристотеля.

Большой заслугой аристотелевой кинематики была формулировка точного правила сложения перемещений, пусть лишь для частного случая перемещений, перпендикулярных друг к другу.

К данным современной науки ближе стоят также исследования Аристотеля по статике. Он дает формулировку правила равновесия рычага, родственную будущему принципу возможных перемещений, и описывает действие весов и блоков.

В трудах Аристотеля, особенно в «Проблемах», содержатся многочисленные сведения из области музыки, метеорологии, физики, прикладной механики: там имеется намек на понятие кинетической энергии, описание осмотических явлений, правильные мысли о распространении звука в воздухе, объяснение эха как явления отражения, аналогичное (но ошибочное) объяснение радуги, попытка экспериментального определения веса воздуха, размышления о распространении света и т. д. Весь этот комплекс сведений достоин самого большого уважения и еще раз показывает, что аристотелева физика была основана на наблюдениях и частично на опытах. Чего не хватало аристотелевой физике — это аналитической обработки, критичности и осторожности при обобщениях. Можно сказать, что современная физика относится к данным эксперимента с критической осторожностью, тогда как аристотелева наука относилась к ним с наивным простодушием. Чтобы быть конкретными, укажем на то, что аристотелева механика не обладала силой абстракции, достаточной для выработки понятия пассивного сопротивления, а физика не почувствовала, что при изучении явлений в искусственных условиях можно иной раз выяснить такие вещи, которые не могут быть обнаружены путем простых наблюдений. Эти замечания не могут, конечно, служить объяснением неудач Аристотеля в области физики; они лишь указывают на недостаточность его методов исследования. Объяснение же причин, почему Аристотель и его школа не сумели воспользоваться абстракцией и интуицией в указанном выше смысле, — это старая проблема, до сих пор еще не решенная.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.portal-slovo.ru/

Окружение и локализация корня нелинейной функции действительной переменной

Важной проблемой поиска корня нелинейной функции действительной переменной является выяснение интервала, на котором корень содержится. Ниже приведен алгоритм поиска такого интервала и ограничения на его применение.

Будем говорить, что корень функции f(x) окружен на интервале [a,b], если f(a) и f(b) имеют противоположные знаки. Для того, чтобы окруженный согласно этому определению корень действительно существовал на этом интервале, достаточно непрерывности f(x), а для его единственности — еще и монотонности. При невыполнении этих свойств возможно отсутствие корня на [a,b] или неопределенность его позиции.

При использовании компьютера мы всегда имеем дело с дискретным набором возможных представлений чисел (хотя и достаточно плотным). Кроме того, монотонность вычисленной функции может быть слегка нарушена в пределах точности ее вычисления. Это в ряде случаев усложняет вычисление окруженных корней функции, если к их точности предъявляются завышенные требования.

Окружение корня функции при гарантии ее определения на неограниченном интервале, производится по следующему итерационному алгоритму.

Алгоритм

Назначение: окружение корня функции, если ф-я определена на неограниченном интервале

Вход:

   Начальное приближение (input guess) x0

   начальный интервал поиска D

   инкремент начального интервала поиска d>1

   максимальное значение интервала M

Выход:

   интервал окружения [a,x0], либо

   интервал окружения [x0,b], либо

   сообщение об ошибке

Инициализация:

   calculate f0=f(x0)

Шаги:

1.    calculate (a=x0-D,b=x0+D;

                fa=f(a), fb=f(b))

2.    repeat

3.              increase search interval: D=D*d

4.              if search interval ≥ M then break the cycle with error message

5.              if sign(fa)≠sign(f0) then:

                          a root is bracketed on [a,x0] interval

                          break the cycle

             end of if

6.              if sign(fb)≠sign(f0) then:

                          a root is bracketed on [x0, b] interval

                          break the cycle

             end of if

7.              case f0>0:

8.                  compare(fa,fb):

9.                             if fa=fb then: /* both sides search */

                                 let a=a-D, b=b+D, fa=f(a), fb=f(b)

                           end of if fa=fb

10.                           if fa>fb then: /* the right side search */

                                 let a=x0, x0=b, fa=f0, f0=fb;

                                         let b=b+D, fb=f(b)

                           end of if fa>fb

11.                           if fa

Мировоззренческая компонента экологического образования

Хунджуа А. Г.

Современное экологическое образование должно содержать две компоненты: профессионально-предметную и мировоззренческую. И если с профессионально-предметной компонентой в целом имеется ясность, то мировоззренческая компонента требует дальнейшей разработки.

Вопросам формирования мировоззрения уделяется внимание во многих естественнонаучных и гуманитарных курсах, однако, сама возможность влияния на мировоззрение студентов сильно преувеличена. В XXI веке к моменту начала обучения в вузе люди имеют сформированное устойчивое мировоззрение, перестроить которое крайне сложно. В лучшем случае можно рассчитывать на уточнение отдельных моментов, в первую очередь на преодоление потребительского подхода – каждый должен осознавать, что в нашем мире духовные ценности преобладают над материальными.

Вопрос этот не решается в рамках научного знания, и требует привлечения категорий нравственности. При этом неизбежно придется опираться на какую-то конкретную систему нравственности, которая должна с пониманием восприниматься большинством членов общества, быть исторически оправданной – показать свои возможности, состоятельность и объективность. Поскольку не существует «общечеловеческих» нравственных ценностей, наиболее приемлемой следует считать христианскую систему нравственных ценностей, которой долгие века следовали народы Европы, Северной и Южной Америки, Австралии.

Христианская нравственность открыта в Священном Писании и, что очень важно, не подлежит ревизии (например, в угоду каких-либо промышленных или финансовых группировок, которые вместо решения экологических вопросов пытаются откупиться от мирового сообщества). Ведь не зря Ф.М. Достоевский еще полтора века назад указал основную экологическую проблему – «Если Бога нет, то все дозволено».

Но «Священное Писание» сегодня находится за рамками образования, в противоположность, например, атеизму – той же вере, но вере чисто негативной, ничего не привносящей в наши знания, нашу культуру, кроме отрицания Бога.

Поэтому представляется необходимым изучение основ христианства, христианской нравственности в рамках светского образования, конкретно и в курсе экологии, не как религиозной конфессиональной системы, а в плане философско-познавательной системы, позволяющей иметь однозначный взгляд на все главные для человечества вопросы.

Между тем критерий научности (в содержание которого входят формальная непротиворечивость, причинно-следственная связность, опытная проверяемость – хотя бы потенциальная, воспроизводимость) строго выполняется только для ограниченного числа простых моделей реальности. Сложные модели, особенно важные для мировосприятия модели, призванные описать свойства Мира в целом, обычно выходят за рамки научности. Часто доказательством научности таких моделей служит лишь их принадлежность к определенной концепции, в рамках которой интерпретируются и вытекающие из них следствия.

Так, «теория Большого взрыва», звездная эволюция, образование Солнечной системы из пылевого облака, возникновение жизни на Земле, биологическая эволюция, происхождение человека и нравственности – все эти модели реального Мира обосновываются «законами самоорганизации материи» в рамках концепции эволюционизма. Можно возразить, что данные модели (по крайней мере, часть из них) имеют под собой и формальное научное описание, и согласие с отдельными экспериментами, но строгое научными они не являются.

И не являются таковыми потому, что не выполнен сам критерий научности, состоящий прежде всего, в возможности достаточно полной опытной проверки, а не в непротиворечивости с результатами отдельных экспериментов.

Как писал А. Эйнштейн, «отдельный эксперимент не может подтвердить теорию, он может лишь опровергнуть ее». Другими словами, нужна полнота опыта. В противном случае, имеет место лишь научный миф, т.е. «миф» – по содержанию и «научный» – по форме.

Например, «теория Большого взрыва» — научный миф, т.к. имеет научную форму описания, опирающуюся на применение общей теории относительности к Вселенной в целом, и мифическое содержание, поскольку даже в перспективе возможность его экспериментальной проверки отсутствует. Отдельные эксперименты, интерпретируемые в рамках данной «теории», как уже говорилось выше, не сделают ее строго научной.

Были времена, когда в науке даже гипотез не принимали, (гипотеза отличается от мифа тем, что не исключает для себя потенциальной опытной проверки).

И. Кант писал: «Все, что имеет хотя бы малейшее сходство с гипотезой, есть запрещенный товар, который не может быть допущен в продажу, а должен быть изъят тотчас после обнаружения». Подобные крайности ни к чему, поскольку они тормозят развитие науки. Гипотезы имеют права на существование в рамках науки, более того они приносят и пользу, но надо отличать, где подлинная экспериментально проверенная научная модель, где — гипотетическая, которая лишь в перспективе может стать научной, а где — мифическая, которая навсегда такой и останется. Надо понимать, что есть явления, для которых никакая модель, кроме мифической, построена быть не может и принимать это. Несмотря на то, что сама модель при этом логически непротиворечива, и нет экспериментов, ей противоречащих. Пройдет мода на концепцию, лежащую в основе построения модели, придет и другая модель, может быть, и научно проверяемая.

Дело в том, что любая научная концепция является принятой не окончательно, а исторически временно, в рамках господствующей парадигмы. Парадигма имеет свое историческое начало и конец, и заменяется, рано или поздно, другой парадигмой, в рамках которой пересматриваются все научные концепции. Пересмотр может принять существующую концепцию без изменений, модернизировать ее, либо отбросить совсем, заменив принципиально новой.

Появление новой концепции происходит в результате свободной интерполяции локальных свойств частной модели на Мир в целом. Так, из динамики системы материальных точек, движение которых математически точно описывается и экспериментально проверяется, возник механицизм.

Из натурных геологических и палеонтологических наблюдений, найденных окаменелостей, а главное их смелой интерпретации, родился эволюционизм, пришедший на смену механицизму.

Из интерпретации решений дифференциальных нелинейных уравнений определенного класса и ее мало обоснованного распространения на все природные процессы выросла концепции синергизма, расширившая рамки эволюционизма.

На смену синергизму грядет очередной «изм», и пока нет оснований для надежды, что в этом ряду каждая следующая концепция, будет более научной, чем предыдущая, что можно в перспективе создать окончательную истинную концепцию, адекватно отражающую свойства реального Мира на строго научной основе.

Каждая из концепций не является строго научной ни в момент ее появления, ни в период функционирования или отмирания. Не научная обоснованность или ее отсутствие движут концепциями, а принадлежность к господствующей парадигме, т.е., по существу, потребности общества.

Главные недостатки эволюционизма носят не временный, а принципиально неустранимый характер. Наука дает убедительные результаты лишь в исследовании процессов функционирования тех или иных систем, процессов многократно повторяющихся, допускающих влияние на них, или хотя бы протекающих при свидетелях.

Решение же вопросов происхождения жизни – явлений уникальных и не повторяющихся, более сложно и часто остается на уровне гипотез, которые не могут быть даже в перспективе проверены в рамках научного метода исследования, заложенного в трудах Ф. Бэкона, Г. Галилея, Р. Декарта. В том числе и ответ на вопрос о происхождении Вселенной, Земли, Жизни и Человека не может быть дан в чисто научных рамках. Он зависит от первоначального акта веры в материальное или идеальное начало, в самоорганизацию, лишенную всякого смысла, или в разумное Творение.

И такая позиция принципиальна, т.е. независимо от уровня развития общества в рамках науки (в ее современном понимании) обеспечить научное познание Мира в целом невозможно. В начале 30-х годов прошлого века К. Гёдель доказал, что нельзя обосновать первичных начал математики, не выходя за рамки ее формализма (такую задачу ставил перед собой Д. Гильберт). Как бы не казались сложны и необычны теоремы Гёделя, они выражают простой факт – нельзя взглянуть на Мир, в котором мы живем, не выходя за его пределы. Как писал поэт: «Лицом к лицу лица не увидать, большое видится на расстоянии…». За пределы материального мира сегодня и всегда можно будет выйти только одним способом – через приятие того, что открыто нам в «Священном Писании».

Но «Священное Писание» сегодня находится за рамками образования, в противоположность, например, атеизму – той же вере, но вере чисто негативной, ничего не привносящей в наши знания, нашу культуру, кроме отрицания Бога.

Атеизм же зримо и незримо пронизывает или сопровождает большинство концепций, например, концепцию эволюционизма, навязывая свои понятия, интерпретируя закономерности и направляя (через финансирование) сам научный поиск в биологии, астрономии, синергетике. Например, понятие самоорганизации материи прямо связано с Миром, в котором нет ничего, кроме движущейся материи.

Однако не следует забывать, что атеистические концепции в принципе не могут адекватно описать Мир в целом (нет выхода за его пределы, ибо кроме материального мира нет ничего), и иметь ценностный аспект – в науке нет категорий добра и зла. Ценностный аспект прямо не является объектом современной науки, но научные модели используются человечеством в попытках управлять Миром. Значит, и сами модели не могут функционировать в автономном режиме, поскольку возможности науки огромны и многие ее плоды давно уже представляют угрозу самому существованию человечества.

В рамках атеистического мировосприятия ценностный подход к моделям Мира невозможен, такой подход является неотъемлемой частью теистического мировосприятия, которое для христиан базируется на вере в Бога и руководствуется текстами «Священного Писания».

Следует помнить, что современная наука построена не вопреки вере в Бога, а благодаря ей, и подавляющее большинство ее творцов – христиане, для которых вера лежала в основаниях науки и дополняла ее нравственными ценностями. Отказ от теистического мировосприятия был продиктован отнюдь не научными, а идеологическими представлениями, и надо прямо сказать, что атеизм ничего полезного, принципиально своего, в науку не внес, а системе образования нанес непоправимый вред, подтверждая слова Ф.М. Достоевского: «Если Бога нет то все дозволено».

Существует и еще один вопрос, очень важный для восприятия тех или иных научных построений. Мы уже говорили, что большинство концепций, объясняющих устройство Мира, не удовлетворяют строгому критерию научности, но они имеют право на существование в рамках науки, если ей не противоречат.

Однако есть и другие концепции, которые не только не удовлетворяют строгому критерию научности, но обладают явной научной несостоятельностью, а ее отдельные звенья просто антинаучны. И такие концепции должны немедленно изыматься из науки, не дожидаясь замены их другими. Они имеют право на существование, но как субъективные предпочтения отдельных людей или «группы товарищей», но не как атрибут науки.

Речь идет конкретно о «теории биологической эволюции». Если некоторые эволюционные построения (Большой взрыв, звездный цикл, происхождение Солнечной системы) в целом не противоречат законам физики, то в «теории биологической эволюции» ситуация вообще абсурдна: биологическая эволюция – это процесс, развивающейся вопреки законам биологии. Законы наследственности, как в чисто эмпирических представлениях Г. Менделя, так и в самых современных, на уровне молекулярной биологии, в один голос говорят о настроенности механизма наследственности на сохранении вида. На то же направлен и естественный отбор. О том же говорит и отсутствие промежуточных видов в летописи окаменелостей.

Сейчас и биологи не очень-то верят в видовую эволюцию, но говорить об этом не положено. Авторитет Дарвина непререкаем – он похоронен в Вестминстерском аббатстве, его портреты висят в школьных кабинетах биологии, в университетах функционируют кафедры дарвинизма и теории эволюции, он смотрит на нас со страниц учебников и даже на десятифунтовой купюре имеется его портрет. Почти в каждой телепередаче о природе можно услышать, например, о происхождении птиц от пресмыкающихся, с указанием конкретного времени, когда, образно говоря, «из яиц крокодила вдруг вылупились птенцы, оперились и устремились в небеса».

«Основная ошибка, которой следует остерегаться, — полагать, что мы знаем больше, чем на самом деле» — эти слова Сократа, как нельзя лучше указывают на слабое звено во всех построениях эволюционизма.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.portal-slovo.ru/