Метод подмены явлений

К сожалению, на пути правильного понимания обсуждаемой проблемы стоят еще многочисленные трудности и помехи, обусловленные традиционными представлениями. Попытаемся разобраться в этом вопросе более подробно и в какой-то мере обратить эти трудности себе на пользу.

Сейчас известны экстенсоры, каждый из которых одновременно приписывается многим формам явлений. Известны также явления, каждое из которых может определяться несколькими экстенсорами сразу. Не меньше помех создают случаи, когда истинно простому явлению приписывается сложный экстенсор, либо, наоборот, когда сложное явление рассматривается как простое.

Характерным примером может служить масса, с помощью которой на практике принято определять кинетическую, гравитационную, химическую, фазовую, диффузионную, фильтрационную и гидродинамическую степени свободы системы. Однако в свете изложенного приходится признать, что масса не может характеризовать такое большое число разнородных явлений. Подобно всякому экстенсору, она специфична и поэтому должна принадлежать только одному явлению, как мы убедимся в дальнейшем, - кинетическому (точнее метрическому). Все остальные явления либо несамостоятельны, либо по своей сущности вообще не могут рассматриваться как простые.

Другого рода характерными примерами служат механическая, фильтрационная и гидродинамическая формы движения. Каждая из них может быть описана с помощью нескольких экстенсоров: массы m, объема V, плотности ρ или удельного объема ν [21, с.98]. Такого рода подмена экстенсоров возможна, например, если они связаны между собой уравнением состояния или другим подобным соотношением.

Ситуация, когда простое явление рассматривается как сложное, вполне реальна; она может быть обусловлена, например, отсутствием должных понятий и терминов и соответствующего математического языка, необходимых для правильного выбора экстенсора [21, с.99], либо недостатками традиционных представлений. В этих условиях в качестве экстенсора приходится пользоваться подручными понятиями, которые неадекватно, недостаточно точно описывают истинную картину явления, либо применять сложные экстенсоры, включающие в себя различные характеристики других явлений. В первом случае примерами могут служить метрическое и ротационное явления, во втором - магнитное явление, если считать, что в его основе лежит электрическое [21, с.114].

Многие недоразумения объясняются неполнотой традиционных представлений и проистекают из факта существования в природе простых форм вещества в виде особых букетов - ансамблей. При этом не составляет труда спутать разные простые явления (экстенсоры), входящие в данный ансамбль, или даже целый ансамбль экстенсоров принять за один экстенсор. В первом случае примером может служить теплота, которая рассматривается как кинетическая (в молекулярно-кинетической теории теплоты), волновая (в волновой теории теплопроводности) или электрическая (в электронной теории теплопроводности) форма движения; а во втором - электрон (сложный ансамбль, состоящий из многих форм вещества), который рассматривается только как электрический заряд (электрическое вещество), либо фотон (тоже сложный ансамбль), который рассматривается как волна. В первом примере тепловое вещество переносимого ансамбля подменяется скрепленными с ним либо массой, либо электрическим веществом и т.д. В примере с электроном гроздь различных веществ подменяется одним его электрическим веществом. Ясно, что такой подход не будет приводить к ошибкам и противоречиям лишь до той поры, пока не придется столкнуться с ансамблями, имеющими иное сочетание порций веществ или изменяющими это сочетание в ходе изучаемого процесса. После этого теория неизбежно начинает конфликтовать с опытом, а сфера ее приближенного действия резко ограничивается.

Из сказанного должно быть ясно, что при изучении любого истинно простого явления требуется строго придерживаться его родного языка. Например, о тепловом явлении нельзя говорить на молекулярно-кинетическом языке и т. д. Вавилонскому смешению языков в упомянутых выше теориях способствовало существование простых форм вещества в виде ансамблей. Но одновременно оно сделало возможным взаимное влияние явлений и взаимные превращения различных форм энергии.

При изучении сложных явлений возможности заблудиться заметно расширяются, ибо каждое сложное явление подчиняется совокупности законов, характерных как для него самого, так и для всех более простых явлений, составляющих данное (принцип вхождения, см. параграф 5 гл. IV). Исторически сложилось так, что по неведению ко многим сложным явлениям стали применять известный аппарат термодинамики, относящийся к простым явлениям; примерами могут служить следующие сложные явления: химическое, каталитическое, поверхностное, фазовое, диффузионное, фильтрационное, гидродинамическое и многие другие. При такой постановке вопроса можно получить правильный результат, если рассматривается только та сторона сложного явления, которая подчиняется законам, выведенным для простых. Но если эти простые законы распространяются на главную специфику сложного явления, то неизбежны ошибки. Не зная природу этих ошибок, нельзя с уверенностью судить, где те границы, которые отделяют верный результат от неверного. Немалую лепту в эту неопределенность внесло понятие энтропии. В результате приходилось каждый раз продвигаться вперед медленно, на ощупь, вслепую, многократно проверяя и перепроверяя в опыте всякий новый шаг. Это чувство неуверенности хорошо знакомо каждому внимательному термодинамику, лучше всех его выразил биокибернетик Эшби: «Движение в этих областях напоминает движение в джунглях, полных ловушек. Наиболее знакомые с этим предметом обычно наиболее осторожны в разговорах о нем».

Теперь должны быть ясны причины ошибок, которые возникают при изучении сложных явлений с помощью аппарата, предназначенного для простых. Одновременно появляется соблазн пойти по этому пути несколько дальше и разработать особый приближенный метод подмены сложных явлений простыми, но уже так, чтобы он способен был охватывать достаточно широкую область собственно специфических свойств сложных явлений. Анализ показывает, что сделать это возможно, если использовать один или несколько неких сложных экстенсоров, которые применялись бы наравне с истинно простыми. Соответствующий метод описан в работах [5; 18, с.48-51; 20, с.265, 267; 21, с.99; 24]. В первой из этих работ я не оговаривал условности метода и в результате был неправильно понят, в остальных оговорки есть, особенно подробно они разбираются в двух последних. О плодотворности метода подмены можно судить, например, по результатам, полученным в свое время в классической термодинамике при изучении упомянутых выше сложных явлений, ибо некоторые из них, как будет ясно из дальнейшего, описываются именно сложными экстенсорами. К тому же типу относится пример создания теории информации, не содержащей понятий случайности и вероятности [5, с.96-183].

Приближенный метод подмены весьма эффективен, интересен и полезен для практики, однако принципиального значения он не имеет. Его целесообразно использовать во всех случаях, когда мы не умеем или не желаем разбираться во всех тонкостях физического механизма сложного реального явления. Особенно плодотворен этот метод при изучении очень сложных явлений, в которых участвует большое множество разнообразных объектов и детальное рассмотрение каждого из них было бы крайне обременительно. Например, задачу о приросте биомассы растений (или животных) практически невозможно решить, если скрупулезно вникать во все биохимические и биофизические процессы, происходящие в реальных условиях.

Еще более сложными и трудными представляются задачи экологического характера. По моему мнению, на современном уровне развития наших знаний задачи экологии можно успешно - всесторонне и достаточно полно и точно для практических целей - обсуждать только на основе метода подмены. Таким способом можно приближенно определить результаты взаимодействия города и окружающего ландшафта, завода и среды, водоема и берега, леса и поля, животных и растений, соперничающих популяций животных или людей, соперничающих растительных массивов и т.п. При этом анализом могут быть охвачены различные по масштабам регионы, начиная от единичного объекта в окружающей среде и кончая земным шаром в целом.

Таким образом, наиболее целесообразная и эффективная область использования метода подмены - это изучение сложных реальных явлений, которые условно замещаются совокупностью простых. Эта совокупность представляет собой некий ансамбль, к которому применим чрезвычайно могущественный аппарат термодинамики реальных процессов (ОТ), в частности ее начала, выведенные для простых явлений. В результате достигается максимальное упрощение задачи; иногда это единственный путь ее успешного приближенного решения с учетом взаимного влияния всех основных факторов, интересующих практику [ТРП, стр.220-244].