Техника - молодёжи 1984-08, страница 44

бая система обеспечивает свою устойчивость к разрушающему действию внешней среды, изменяя либо количественные характеристики связи между своими элементами, либо качественное взаимодействие их, то есть свою структуру, либо используя оба приема совместно. Последний способ действия является наиболее гибким и характерен для так называемых «ультрастабильных» систем, впервые исследованных известным английским кибернетиком У. Эшби.

Эшби построил весьма простую электромеханическую модель ультрастабильной системы, названную им гомеостатом. Этот прибор при слабых внешних возмущениях наменяет только количественные характеристики связи между своими элементами. Если же на него ока-аывают более сильное воздействие, то он меняет свою структуру до тех пор, пока она не станет устойчивой к воздействию. Можно сказать, что гомеостат как бы старается приспособиться к внешней среде, меняя связи и взаимодействия между своими элементами. Поведение, характерное для го-меостата, встречается зачастую н в природе, например, перестройка пространственной структуры молекул при изменении давлений и температур, поведение плазмы в сильных электрических и магнитных полях и т. д. Большое количество явлений подобного рода исследуется новой наукой — синергетикой, занимающейся проблемами самоорганизации в термодинамически открытых нелинейных системах.

Среди динамических систем ультрастабильные будут характеризоваться, в среднем, наибольшим временем существования в данной среде. Учитывая, что ультрастабильность в принципе не требует высокого уровня информационной сложности, можно надеяться, что такие системы достаточно широко распространены в природе, так как они могут возникать при благоприятных условиях за счет случайных процессов. Однако простейшие ультрастабильные системы, в которых при перестройках структуры число элементов только сохраняется или даже убывает, не могут накопить достаточный запас негэнтропии и поэтому через более или менее продолжительный промежуток времени будут разрушаться внешними возмущениями, так как обладают ограниченными возможностями адаптации в среде. Существенно шире адаптационные возможности у сложных ультрастабильных систем. Поэтому если в среде возможно объединение ультрастабильных систем, то выживать преимущественно будут сильно коопе

рированные системы, особенно те. у которых процесс роста продолжается. Такие объединения мы называем «растущими» ультраста-бильными системами. В книге «Конструкция мозга» Эшби показал, что сложные ультрастабильные системы, состоящие из относительно слабосвязанных частей, могут сохранять достаточно высокую скорость реакции на внешние возмущения и обеспечивать хранение информации о внешней среде. Такие системы вполне естественным путем могут приобрести свойство опережающего отражения действительности за счет накопления информации о внешней среде.

Растущие ультрастабильные системы являются основным случаем НЭС. Если в достаточно обширной стабильной нелинейной среде имеются растущие ультрастабильные системы, то процесс эволюции среды («естественный» отбор) приведет к тому, что, в конечном итоге, в ней образуется одна огромная ультрастабильная система с высокой организованностью и длительным сроком существования, определяемым практически только сроком стабильного существования среды. Число элементов и информационная сложность такой системы могут быть сколь угодно боль шими. В эту систему будет практически включено все вещество среды, способное к интеграции.

ГДЕ ИСКАТЬ «МАТЕРИНСКУЮ» СИСТЕМУ ЗЕМНОЙ ЖИЗНИ

Прежде всего оценим возможность образования и существования подходящих НЭС на нашей планете. Учитывая географические характеристики Земли в прошлом и настоящем, можно сделать вывод, что единственной подходящей квазистационарной нелинейной средой могли быть водные растворы различных химических соединений (в первую очередь, органических) в первичном океане. Земной океан существует более четырех миллиардов лет, доказана возможность абиогенного синтеза многих органических соединений под действием ультрафиолетового облучения, электрических разрядов, вулканической деятельности. По мнению ряда ученых, концентрация органических веществ в водах первичного океана могла достичь 1—2%. Академик А. И. Опарин показал, что при некоторых условиях в растворах органических соединений могут образовываться так называемые коацерватные капли, в которых концентрация органических соединений значительно выше, чем в окружающей среде. Однако вероятностные расчеты, подобные приведенным в начале статьи, показывают, что на

Земле не могли образоваться НЭС достаточной сложности. Во-первых, внешние условия образующихся химических систем изменялись слишком быстро и в очень широком диапазоне, в частности, за счет течений, вулканической активности, частого интенсивного волнения и перемешивания поверхностного

слоя воды, что приводило к частому механическому дроблению сколь-ко-нибудь крупных систем. Во-вторых, объемы, в которых они могли образовываться, были очень ограниченными.

Межпланетная и межзвездная среда также, по нашему мнению, не удовлетворяет условиям возникновения НЭС большой сложности ввиду обедненности ее веществом и энергией, а также высокой чувствительности к внешним физическим воздействиям.

Автор считает, что наиболее полно требуемые условия могут выполняться на таких объектах, как звезды. Физические условия на звезде практически не зависят от условий в окружающем ее пространстве. То есть многие звезды можно считать достаточно стабильными системами с интервалом относительной стабильности в несколько миллиардов лет. Предположим, что материнская НЭС возникла на ближайшей к нам звезде — Солнце и оценим следствия этого предположения. Пусть «строительным» материалом для НЭС

42