Об устойчивости и неравновесии

(в статье использованы материалы, полученные с помощью ИИ Google и ChatGPT)



В 2013 году вышло первое издание монографии А. П. Назаретяна «Нелинейное будущее». Фундаментальный научный труд выдающегося ученого посвящен теории прогрессивной эволюции, в создание и развитие которой А.П. Назаретян (1948 — 2019) внес огромный вклад. Эта теория охватывает всю историю Вселенной от т.н. Большого Взрыва до наших дней и простирается дальше в будущее.

Стержневым понятием этой теории является т.н. устойчивое неравновесие. Под устойчивым неравновесием А.П. Назаретян и его последователи понимают такое состояние объекта, когда ему необходимо практически непрерывно совершать определенную работу по поддержанию своего равновесия. Самый простой и понятный пример — это поведение канатоходца или велосипедиста, которому необходимо все время совершать определенные движения, чтобы не упасть с каната или велосипеда.

 Теория прогрессивной эволюции утверждает, что все материальные объекты и системы эволюционируют, т.е. изменяются в направлении роста «уровня неравновесия» или, выражаясь более образно, что эволюция материи ведет к «удалению от естества» (закавыченные термины употреблял сам А.П. Назаретян).

Несмотря на интуитивное понимание того, что хотел выразить А.П. Назаретян, есть смысл попытаться выразить его идею в терминах классической науки и «общепринятой» семантики, чтобы устранить или хотя бы снизить определенную парадоксальность и внутреннюю противоречивость выражения «устойчивое неравновесие» и понять, что такое «уровень неравновесия», поскольку такой физической величины не существует.

Исходными (базовыми) понятиями в русском языке применительно к данному вопросу являются понятия «равновесие» и «устойчивость». Рассмотрим их.

Устойчивость в системологии — это свойство системы, которое определяет её способность возвращаться в исходное состояние после воздействия, выводящего её из этого состояния. Равновесие системы – это состояние, при котором система остается стабильной и не претерпевает существенных изменений в своих характеристиках (например, температура, давление, состав, положение) под влиянием внутренних или внешних факторов. Соответственно, неравновесие — это состояние системы, характеризующееся отсутствием равновесия, баланса или стабильности.

Если исходить из этих определений устойчивости и неравновесия, довольно трудно понять смысл термина «устойчивое неравновесие», и тем более — что такое «рост уровня неравновесия». Таким образом, есть смысл в том, чтобы более подробно описать суть того, что А.П. Назаретян хотел выразить с помощью этих терминов. Для этого рассмотрим следующее.

В физике и «родственных» ей дисциплинах используется термин «предел устойчивости». Попробуем использовать его для наших целей.

Под пределом устойчивости (по тому или иному существенному для системы параметру) обычно понимают верхнюю или нижнюю границы диапазона значений этого параметра (внутреннего параметра либо внешнего воздействия), при выходе за которые система теряет свою устойчивость.

Если рассматривать эволюцию Вселенной по т.н. «стандартной» космологической модели на отрезке от Большого Взрыва до начала каменного века, то выделяются следующие «начальные» ее стадии, в порядке возрастания сложности возникающих при этом объектов (подготовлено ИИ):
1) космическая (физическая) эволюция:
– образование элементарных частиц (кварков, лептонов) после Большого Взрыва.
– образование протонов и нейтронов (через несколько минут)
– образование атомных ядер лёгких элементов (водород, гелий) – первичный нуклеосинтез.
2) атомная стадия (рекомбинация) – при температуре ~3000 К (через ~380 тысяч лет после Большого Взрыва) электроны объединились с ядрами, возникли нейтральные атомы.
 3) химическая стадия (образование молекул):
–  формирование простейших молекул, например:
 • молекулярный водород H2;
• молекулы гелия и водорода (HeH; – первая сложная молекула во Вселенной)
• молекулы CO, H2O, NH3 и др. – в газовых облаках при звездообразовании
4) стадия биологической эволюции:
– появление органических молекул, макромолекул и живых систем на основе сложных химических соединений.

Сколько энергии нужно затратить — даже сугубо теоретически и очень грубо -  на «обратное расщепление»  кварков и превращение  их в первичную «темную материю» — современной науке неизвестно. Можно лишь предполагать, что это невообразимо громадное количество (в расчете на сравнимую в наших рассуждениях единицу массы, т.е усредненную массу нуклона, с учетом грубо усредненной по видам кварков их массы покоя и их количества в усредненной массе нуклона).
Энергия, теоретически необходимая для разрушения нуклона до кварков, науке уже известна, она измеряется в ГэВ (10**9 эВ) (нейтрон) или даже в ТэВ (10**12 эВ) (протон).
Энергия, необходимая для разрушения стабильного ядра атома до нуклонов, измеряется в МэВ (10**6 эВ) на один нуклон.
Энергия, необходимая для разрушения электронных связей самой устойчивой простой молекулы N2, измеряется в десятых долях электронвольта (10**-1 эВ) на один нуклон, а состоящей из двух химических элементов молекулы оксида алюминия Al2O3 - уже примерно в десятитысячных долях электронвольта (10**-4 эВ) на один нуклон ядер атомов этой молекулы.

Итак, в микромире явственно прослеживается общая тенденция эволюции масс-энергетических форм материи: принципиально более сложные формы материи имеют неизмеримо меньший предел устойчивости к внешним разрушающим воздействиям, чем менее сложные их эволюционные предшественники. Разница в пределах энергетической устойчивости эволюционно смежных масс-энергетических форм материи колеблется от трех до десяти (если не больше!) порядков. А поскольку согласно современным научным воззрениям процесс эволюции материи един и протекает по общим законам, есть основания полагать, что и более сложные формы материи подчиняются той же закономерности.

Таким образом, в рамках классической науки метафора «рост уровня неравновесия» обретает более понятный «физический» смысл: каждая эволюционно последующая форма материи обладает все меньшим (по сравнению с предыдущей) пределом устойчивости по тому или иному сопоставимому критическому параметру.

Но  тогда можно проделать логическую процедуру, аналогичную расширению числовой оси на отрицательную область, и ввести понятие «отрицательный предел устойчивости», понимая под ним величину энергии, которую необходимо затрачивать на предотвращение разрушения системы, которая полностью утратила свою статическую устойчивость. В этом случае понятия «уровень неравновесия» и «рост уровня неравновесия» обретают, наконец, внятный физический смысл: уровень неравновесия становится синонимом отрицательного предела устойчивости, а рост уровня неравновесия, соответственно, обозначает увеличение количества энергии, которую необходимо затрачивать на  предотвращение разрушения системы, полностью утратившей статическую устойчивость.

Что касается термина (точнее — научной метафоры) «устойчивое неравновесие», то с учетом приведенных примеров с канатоходцем и велосипедистом эта метафора по смыслу и содержанию «соседствует» с известным (особенно в авиации), но слегка расширенным по значению термином «статическая неустойчивость». Это такое состояние объекта, при котором после возмущения он не стремится вернуться в исходное положение равновесия, а наоборот, отклоняется от него ещё больше. Такое свойство объекта приводит к тому, что для поддержания его стабильного функционирования ему требуется постоянное использование специальных систем управления, и именно за счет этого обеспечивается устойчивость объекта.

Но встречается еще одно понятие, близкое к двум рассмотренным выше: устойчиво неравновесное состояние.

«В синергетическом определении жизнь - это устойчиво неравновесное состояние вещества, сохранение которого обеспечивается постоянной работой, противопоставленной уравновешивающему давлению среды; с прекращением такой работы (жизнедеятельности) организм возвращается к состоянию равновесия, т.е. умирает,» - отмечает А.П. Назаретян ([1] пар. 1.1.3.1).  Из этого определения следует, что речь идет о неравновесном состоянии, которое устойчиво сохраняется за счет постоянной работы, противопоставленной уравновешивающему влиянию среды. То есть, здесь речь идет не об устойчивом неравновесии как состоянии системы, а об устойчивости сохранения ее неравновесного состояния. Представляется, что в таком понимании термин «устойчивое неравновесие» как редуцированная форма выражения «устойчиво неравновесное состояние» может быть достаточно употребителен.

В настоящее время автор не ставит вопрос о целесообразности замены в научном обороте рассмотренных в данной статье понятий «устойчивое неравновесие» и «рост уровня неравновесия» на более подходящие и понятные или о продолжении их дальнейшего применения с учетом высказанных в данной статье соображений, замечаний и оговорок, а оставляет это на усмотрение научного сообщества.


     Литература

1. Назаретян А.П.  Нелинейное будущее. Мегаистория, синергетика, культурная антропология и психология в глобальном прогнозировании: монография // А.П. Назаретян - 5 изд., перераб. и доп. - М.: АРГАМАК-МЕДИА, 2021. - 512 с.

2. Панов А.Д. А.П. Назаретян и универсальная эволюция. Послесловие к 5-му изданию книги А.П. Назаретяна "Нелинейное будущее"
https://temnyjles.ru/Nazaretian/Panov.shtml


июнь 2025 г.