Біофізична модель сталого розвитку цивілізацій

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

В останню годину Землі не з ангелів, не з чорта. А з бідних смертних - з нас зажадають звіту ... Але адже їм все дано ... а ми - що ми могли? Про судія, вибач, але тут негаразд щось.

Махмуд Пахлаван

Близько 5 тис. років тому виникла форма соціального гуртожитку, звана цивілізацією. Цивілізація являє собою класове суспільство з економікою, заснованої на товарному виробництві та торгівлі, політичною системою у вигляді держави, грошовим обігом і містами як центрами влади, військової та фінансової сили, культури, науки, мистецтва, злочинності і паразитизму.

Цивілізації були ступенями суспільного і технічного прогресу, так як технічні досягнення кожної з них поширювалися за її межі і зберігалися там після її загибелі. Невеликі цивілізації Єгипту, Індії, Дворіччя, держави Шан змінилися гігантами: Римською імперією, державою мін, імперією Моголів, Західноєвропейської цивілізацією. З часу великих географічних відкриттів почалося формування єдиної світової цивілізації, різко прискорилося під час промислової революції. На порядку денному - створення Світового держави, бо світ вже єдиний в економічному і в інформаційному відношенні, а засоби управління дозволяють контролювати події в будь-якій точці Землі з одного центру.

Розглядаючи причини занепаду і руйнування Римської імперії, Е. Гібон [1] поставив питання про долю сучасної цивілізації. Нинішній соціальний та екологічний кризи роблять рішення цього питання актуальною науковою проблемою, що має фундаментальне значення для подальшого існування людства.

Фактори, що визначають причини виникнення, розквіту і загибелі цивілізацій, слід шукати в особливостях їх системної організації, так як не природні, а стихійно діючі соціальні процеси призвели до загибелі Древній Єгипет, Римську імперію, держава Хань і інші стародавні суспільства. Їх загибель була не просто переходом суспільства з одного стану в інше: вона носила характер катастрофи. Падав культурний рівень, іноді аж до втрати писемності, руйнувалася наука, падав рівень техніки і технології, знижувався рівень життя. Супутні цьому громадянські війни, вторгнення іноземних завойовників, руйнацію економіки вели до масової загибелі населення. Ті ж стихійні сили діють у сучасному суспільстві, породивши, зокрема, екологічна криза. Цивілізація-соціальна система, тому особливості її розвитку можна зрозуміти, використовуючи загальні закони теорії систем. Такі закони термодинаміки, в принципі не залежать від природи утворюють систему об'єктів, а саме: закон збереження енергії замкнутої системи (I початок термодинаміки), закон зростання ентропії (невпорядкованості) замкнутої системи (II початок термодинаміки), закон прагнення до нуля ентропії (прагнення до повної впорядкованості) системи при прагненні до нуля її температури (III початок термодинаміки).

Під ентропією нижче розуміється інформаційна ентропія Н = - S pi log2 pi де pi-ймовірності різних станів системи [2]. У біологічних і соціальних системах pi-ймовірність станів, що виникають в результаті виконання системою її функцій. Соціальна система - відкрита система, через яку проходить потік речовини, енергії та інформації. У відкритих системах закони термодинаміки проявляються в діалектичній єдності: розсіювання енергії такою системою у вигляді випромінювання призводить до зростання ентропії всієї системи, в той час як зниження внутрішньої енергії системи, обумовлене втратою енергії при випромінюванні, веде до зменшення ентропії підсистеми речовини. Це справедливо для таких об'єктів, як збуджений атом, зоряна система, конденсується пара або замерзаюча рідина. Найбільш близький аналог соціальних систем - біологічні системи. Для останніх справедлива теорема Е. Шредінгера [3] про харчування системи впорядкованістю з навколишнього середовища. Сумарна ентропія системи "біологічний об'єкт - навколишнє середовище" росте, тобто безлад, створюваний живим, перевищує досягається при життєдіяльності впорядкованість.

Основний прояв життя біологічної системи - процес поділу клітини, що відбувається в той момент, коли маса клітини подвоюється [4]. Фактор, що викликає процес розподілу, поки невідомий, але поділ може бути наслідком тільки одного з двох причин. Перша - погіршення умов харчування із зростанням клітини. Дійсно, вхідний потік речовини, енергії та інформації пропорційний площі поверхні клітини, а число його споживачів пропорційно її об'єму. Ставлення ж "обсяг - поверхня" пропорційно лінійного розміру клітини. Отже, величина питомого потоку, або потоку, що припадає на одиничного споживача, зменшується з ростом клітини, і процеси життєдіяльності повинні сповільнюватися. При цьому швидкість процесів метаболізму залишається постійною, оскільки вони не залежать від розмірів. Максимальний розмір клітки визначається умовою перевищення швидкості процесів життєдіяльності над швидкістю процесів руйнування. Друга причина, яка обмежує розмір клітини, - погіршення умов управління внутрішніми процесами. З ростом клітини збільшується час проходження сигналів. Крім того, ріст клітини означає побудову копій кожного її елемента. Виникають два центри управління, і ефективне керівництво робиться неможливим. Поділ клітини призводить до зниження її ентропії, тобто збільшення впорядкованості. Зайва ентропія скидається в навколишнє середовище.

При розподілі в спеціально підібраних середовищах клітини утворюють колонії (культури). Клітини, що живуть в колонії, після 50-60 поділів неминуче гинуть [З]. Тому тривале існування даного виду можливе або шляхом розпаду на окремі клітини, якщо вони здатні вижити в поодинці, або шляхом утворення системи - багатоклітинного організму. Багатоклітинні організми - це спосіб існування виду, клітини якого не в змозі вижити в поодинці. Організм зростає за рахунок процесів накопичення речовини, енергії та інформації в клітинах, що обумовлює їх розподіл. Збільшення числа клітин призводить до зменшення питомої потоку завдяки відношенню "обсяг - поверхня" і до збільшення ентропії системи через збільшення числа елементів. Зменшення питомої потоку при постійній швидкості процесів метаболізму веде до зниження середньої внутрішньої енергії, що припадає на окрему клітку, або температури, що, у свою чергу, веде до збільшення впорядкованості системи шляхом збільшення її структурної складності, що компенсує зростання ентропії, обумовлений зростанням числа елементів. Зростання організму припиняється тоді, коли стає неможливим подальше ускладнення системи, утвореної з клітин даного типу, що визначається генотипом.

Руйнування організму обумовлено двома причинами: різною швидкістю процесів накопичення речовини, енергії, інформації в різних її органах та наростанням порушень життєвих процесів на рівні клітини. У силу відмінностей в умовах функціонування різні підсистеми організму розвиваються з різною швидкістю і використовують при цьому різні стратегії. Так, клітини печінки і слизових оболонок дуже часто діляться протягом всього життя організму, в той час як нервові клітини і клітини м'язів втрачають здатність ділитися дуже рано. Різна швидкість накопичення в різних органах веде до того, що оптимальна, тобто забезпечує найменшу ентропію, узгодженість функціонування органів досягається тільки в певний відрізок часу. Неузгодженість функціонування підсистем організму посилюється також поступово наростаючими відхиленнями від норми процесів на нижчому рівні системної організації - рівні клітини. Наприклад, неделящиеся клітини нервової системи поступово відмирають, в той час як швидко діляться клітини при збоях в процесі ділення можуть перейти в ракову форму, а клітини стінок кровоносних судин кальцініруются. Збільшення рассогласованности функцій окремих органів збільшує ентропію організму. Положення ускладнюється тим, що для компенсації відхилень від норми функцій окремих підсистем організму потрібні дії, що порушують нормальне функціонування інших його підсистем: зниження тиску крові можна компенсувати збудливими засобами, однак вони порушують роботу нервової системи та органів травлення. Процес збільшення ентропії організму, або рассогласованности функціонування її органів, наростає і досягає такої величини, що ефективне управління при даній системної організації стає неможливим. Порушення ж системної цілісності означає загибель організму.

Соціальна система є продовженням багатоклітинного організму. Вона виникає в умовах, що не дозволяють окремим організму вижити в поодинці. Чисельність первісного людського колективу визначалася умовами виживання. Як система первісний колектив аналогічний клітці. Процеси накопичення ведуть до його зростання, а по досягненні деякого критичного розміру - до поділу. Особливість первісного суспільства полягає в тому, що ентропія окремих його членів з часом зменшується, тому що кожна окрема людина є останньою ланкою в ланцюзі споживання і саме в ньому відбувається накопичення речовини, енергії та інформації. Роль людини в первісному суспільстві повністю визначена, тому його ентропія низька.

Цивілізація виникає тоді, коли щільність населення досягає значення, при якому виділення нових колективів неможливо. Ускладнення соціальної структури дозволяє більш ефективно експлуатувати навколишнє середовище і створює основу для технічного прогресу - розподіл праці, при якому члени суспільства можуть більш інтенсивно вирішувати конкретні завдання, бо коло їхніх обов'язків стає вже.

Що стосується складності, то соціальна система на стадії цивілізації аналогічна багатоклітинного організму. Накопичення речовини, енергії та інформації веде до кількісного зростання системи (зростання чисельності населення). Це призводить до збільшення ентропії, зменшення питомої вхідного потоку і погіршення умов управління соціальними процесами. Зниження питомого потоку веде до зниження температури і стимулює процеси ускладнення соціальної системи, компенсуючи зростання ентропії, обумовлений зростанням чисельності населення. Проте з деякого моменту подальше ускладнення системи стає неможливим. У разі багатоклітинного організму ця межа визначається постійною величиною - властивостями клітини, які визначаються її генотипом. У разі соціальної системи межа можливої ​​складності визначається властивостями окремих членів суспільства, як залежними від генотипу людини, так і формованими самим суспільством.

На стадії росту цивілізації збільшення ентропії компенсується потоком інформації з навколишнього середовища (яка при цьому руйнується). Коли екстенсивний розвиток стає далі неможливим (з-за обмежених можливостей засобів управління, або з-за протидії конкуруючих товариств, або з-за обмежених можливостей навколишнього середовища), приріст ентропії не може бути компенсований збільшенням вхідного потоку інформації. Однак підсистеми вищого рівня системної складності, керуючі організацією і розподілу ням вхідного потоку, продовжують харчуватися за рахунок підсистем нижнього рівня. Так як процеси накопичення йдуть в підсистемах вищого рівня більш інтенсивно, тривають їх зростання та структурну ускладнення за межі, що визначаються ефективністю функціонування системи. Серед підсистем високого рівня складності виникають паразитичні з точки зору функціонування всієї системи елементи (невиправдано зростають державний апарат, сфера послуг і розваг). Ускладнення системи досягається шляхом прогресуючої диференціації трудових функцій і відповідно спрощення кожної з них. Тим самим інтенсифікується виробництво. Платою за це є збільшення ентропії людини. Дійсно, вузький фахівець з імовірністю 100% робить свою справу, в той час як ймовірність виконання його непрофесійні функцій не визначена. Якщо умовно прирівняти її до 50%, то стану такої системи на практиці виявляться рівноімовірними, і тоді її ентропія, згідно [2], максимальна і дорівнює логарифму числа станів.

Ентропія складної системи тим менше суми ентропій її частин, чим більше взаємодія між ними [2]. Зростання спеціалізації, соціальної нерівності, виключення все більшого числа людей із сфери виробництва підсилюють індивідуалізм, руйнують зв'язку всередині соціальної системи. Ентропія системи (або невизначеність стану) збільшується як за рахунок зростання доданків - ентропій окремих людей, так і під впливом чинника, який знижує ентропію системи з урахуванням взаємодії між підсистемами (див. [2]). Інтуїтивно це очевидно: безлад у системі тим вище, чим менше зв'язки між її компонентами.

Типові приклади розвитку соціальної системи вищого рівня за рахунок підсистем нижнього рівня - прогрес промисловості і культури в СРСР за рахунок села, зміцнення Римської держави за рахунок громадянського суспільства і приводиться А. Тойнбі приклад створення військової машини, "яку Москва - якщо взяти найбільш яскравий випадок - послідовно і свідомо будувала останні шість століть ціною свободи, плюралізму та інших політичних і соціальних благ "[5]. Процес збільшення ентропії окремих членів суспільства відображає і описується Т. Моммзеном [6] падіння моралі в імператорську епоху в Римі, і відзначається Т. Боттомором [7] зниження класової свідомості в XX столітті. Г. Черніков [8] цей процес назвав автоматизацією суспільства. Точніше говорити про його ідеалізації, так як суспільство стає подібним ідеального газу, взаємодія частинок якого зводиться тільки до сутичок.

Раз почався на нижніх рівнях системи процес зростання ентропії поступово захоплює підсистеми все більш високого рівня, так як вони харчуються інформацією з систем нижніх рівнів. Нові вимоги до цих підсистемам при обмеженості вхідного потоку ведуть до нового зростання їх ентропії, і процес починає живити сам себе. У результаті досягається стан, коли чергову вимогу ускладнення не може бути задоволена через високу ентропії елементів. Тоді зниження ентропії суспільства досягається шляхом розпаду на антагоністичні частини та зниження числа елементів, тобто чисельності населення. Проте призводять до цього процеси (громадянські війни, руйнування держави, занепад науки, культури, виробництва) сприяють подальшому збільшенню ентропії людини, підштовхуючи тим самим процес руйнування системи.

Таким чином, розвиток соціальної системи людства на етапі цивілізації супроводжується кризами, природа яких закладена в самому характері системних зв'язків і властивості її елементів. В історії соціальна криза сповільнювався або звертався назад або із-за впливу більш молодий цивілізації, як у випадку Греції та Риму, або через варварську завоювання, як у випадку Риму і германців (див. [9, 10]). Для сучасної цивілізації такого виходу немає через її глобальності. Тому в даний час разом з розвитком глобальної екологічної кризи людство наближається до глобального соціальної кризи. Л. Гумільов [11] стверджує, що в цьому випадку процес переходить в "меморіальну" фазу, фазу повільного вимирання суспільства. Чи є у людства можливість уникнути цієї долі?

Вище зазначалося, що в колонії клітини здатні тільки до 50-60 поділам. Разом з тим у багатоклітинному організмі багато клітини зберігають життєздатність після 10 тис. поділів і більше. Відмінність між колонією клітин і організмом полягає в тому, що організм - саморегулююча система, а в колонії регулювання процесів життєдіяльності на рівні вище клітинного відсутня. До цих пір цивілізації щодо регулювання соціальних процесів були ближче до колонії, ніж до багатоклітинного організму. Дійсно, згідно з [11, 12], час життя цивілізації близько 1 тис. років. Якщо діленням вважати зміну поколінь, то інтервал між поділками приблизно дорівнює 20 рокам, а за час життя цивілізації відбувається близько 50 поділок, як і в колонії клітин. Аналогія з багатоклітинних організмом підказує, що продовжити існування соціальної системи можна, перейшовши до керованого розвитку. Необхідність такого переходу назріла, тому що наша цивілізація явно виявляє ознаки що наближається занепаду. Можливість збільшити вхідний потік відсутня через екологічні обмеження. Наприклад, з 1985 року світовий валовий збір зерна не росте [13]. Це призвело до зменшення кількості зерна, що припадає на одну людину, з 345 кг у 1985 році до 290 кг в 1996 році. Падіння відбулося через збільшення чисельності населення. Подальше ж підвищення врожайності неможливо: екстенсивно освоювати вже нічого, а інтенсифікація сільськогосподарського виробництва веде до масової деградації грунтів. Крім того, кожен крок у нарощуванні виробництва продукції обходиться все дорожче: тільки за XX століття енергетичні витрати на одиницю продукції в розвинених країнах зросли в 10-12 разів [14]. Можна, звичайно, сподіватися на майбутні наукові відкриття, але це аналогічно надіям на виграш у лотерею, та ще з урахуванням кризи фундаментальних наукових досліджень [см. 14].

Ентропія людини зростає, що проявляється в руйнуванні громадських зв'язків: сімейних, професійних, класових [7], партійних (деградація політичних партій США описана в [15]), національних [16]. Розвиваються паразитичні, з точки зору виробничого процесу, підсистеми, особливо в бюрократичному апараті [17], у сфері обслуговування і розваг, посилюються і мафіозні структури.

Проблеми переходу до керованого розвитку обговорюються в зв'язку з розробками Римського клубу з початку 70-х років (див., наприклад [18]). При цьому виникають питання про цілі управління, про співвідношення управління і фундаментальних принципів гуманізму, рівності і свободи; про принципову можливість такого управління, при якому ентропія підсистем нижнього рівня хоча б не знижувалася; про соціальні силах, готових провести перехід до керованого розвитку, а потім тривалий час здійснювати його. Поки що неможливо навести приклад довготривало стабільної соціальної системи. Отже, питання про можливість і шляхи переходу до керованого сталого розвитку залишається відкритим. Із загальних принципів. викладених вище, можна зробити тільки один висновок: управління розвитком повинно полягати в контролі процесів розподілу вхідного потоку та процесів накопичення. Теоретично система з рівними у будь-який момент часу вхідним і вихідним потоками може функціонувати нескінченно довго, бо її ентропія не змінюється. Відкритим залишається і питання про можливість самостійного відродження цивілізації в разі її загибелі. У біологічних спільнотах спостерігаються процеси циклічної зміни чисельності їх членів. Але цивілізація - набагато більш складна система, ніж співтовариство.

Висновки. Пропонований підхід до проблеми стійкості розвитку цивілізації дозволяє представити закономірності їх розвитку як прояв дії фундаментальних систем - законів термодинаміки. Дія це проявляється в діалектичній єдності, що відображає властивість системності даної сукупності об'єктів. Зокрема, руйнування соціальної системи відбувається через збільшення ентропії підсистем нижнього системного рівня, обумовленого прогресуючим поділом праці і впливом некерованого зростання підсистем вищого системного рівня при припиненні екстенсивного розвитку всієї системи.

Проведений аналіз виявляє принципову неможливість автоматичної стабілізації розвитку відкритих некерованих систем. Нинішній етап людської історії характеризується накладенням двох криз: системної кризи цивілізації та екологічної кризи. Тому сучасна світова цивілізація повинна найближчим історичний час або вступити в стадію деградації, яка швидше за все призведе до зникнення людини як виду, або перейти до керованого сталого розвитку. Однак можливість такого переходу залишається відкритою.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Гібон Е. Захід і падіння Римської імперії. Т. 4. М., 1997.

2. Вентцель Є.С. Теорія ймовірності. М., 1964.

3. Шредінгер Е. Що таке життя? (З точки зору фізика). М., 1972.

4. Альбертс Б., Брей Д. та інших Молекулярна біологія клітини. М., 1994.

5. Тойнбі А.Дж. Цивілізація перед судом історії. СПб., 1995. С. 90.

6. Моммзен Т. Історія Риму. Т. 3. СПб., 1995.


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Історія та історичні особистості | Доповідь
40.1кб. | скачати


Схожі роботи:
Модель сталого землеробства сільськогосподарського підприємства лісостепу Південного Уралу
Критерії сталого розвитку муніципальні аспекти
Проблеми сталого розвитку цивілізації XX століття
Концепція сталого розвитку і проблема екологічної безпеки
Інвестиції як найважливіший фактор сталого розвитку підприємства
Концепція меж зростання і теорія сталого розвитку
Снігові лавини загроза сталого розвитку гірських територій
Проблема застосування моделей сталого розвитку на регіональному рівні
Національна містобудівна доктрина і стратегія сталого розвитку країни
© Усі права захищені
написати до нас