Парадигма потока случайностей 2

Никитин А.В.
Парадигма потока случайностей 2
 
Оглавление
ЧАСТЬ IV. ОПЕРАЦИОНАЛЬНЫЕ ПОНЯТИЯ
IV.1. СЕГРЕГАЦИЯ (ВНЕШНЯЯ)
IV.2. САМОСЕГРЕГАЦИЯ (ВНУТРЕННЯЯ)
IV.3. СИСТЕМНЫЙ ХАОС
IV.4. КОМБИНАТОРИКА
IV.5. АНТИХАОС
IV.6. ДРУЖЕСТВЕННАЯ СРЕДА
IV.7. СТАРЕНИЕ
IV.8. КАТАСТРОФА (СОК — САМООРГАНИЗОВАННАЯ КРИТИЧНОСТЬ)
IV.9. СОЦ (САМООРГАНИЗОВАННАЯ ЦЕЛОСТНОСТЬ)

ЧАСТЬ V. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ
V.1. МАСШТАБНАЯ ИНВАРИАНТНОСТЬ (САМОПОДОБИЕ)
V.2. ИЕРАРХИЧЕСКАЯ САМООРГАНИЗАЦИЯ
V.3. ПРИНЦИП АНТИХАОСА
V.4. ПРИНЦИП ДВОЙНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ

ЧАСТЬ VI. ЦИКЛ ХАОСА
VI.1. ГЛОБАЛЬНЫЙ КРУГОВОРОТ МАТЕРИИ
VI.2. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ АВТОМАТА
VI.3. ФАЗЫ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА
VI.4. РОЛЬ САМОСЕГРЕГАЦИИ В ЖИЗНЕННОМ ЦИКЛЕ
VI.5. ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ НЕПРЕДСКАЗУЕМОСТЬ МОМЕНТА КАТАСТРОФЫ
VI.6. ПРИМЕРЫ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА С УЧЁТОМ ОБОИХ МЕХАНИЗМОВ

БИБЛИОГРАФИЯ К ТОМУ 2
ПРИЛОЖЕНИЯ К ТОМУ 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ДОПОЛНЕНИЕ К ГЛОССАРИЮ (ТОМ 2)
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. КЛЮЧЕВЫЕ УРАВНЕНИЯ ТОМА 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ПРИМЕРЫ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. ТАБЛИЦА ФАЛЬСИФИКАЦИИ ДЛЯ ТОМА 2

 
ЧАСТЬ IV. ОПЕРАЦИОНАЛЬНЫЕ ПОНЯТИЯ
Поток случайностей несёт материю сквозь уровни мироздания. Автоматы возникают, живут и гибнут в этом потоке. Внутри них кипит действующий хаос, дающий им пластичность, память и способность к обновлению. Но чтобы понять, как именно автоматы справляются с напором случайностей, как они умудряются не только выживать, но и усложняться, нам нужен точный инструментарий – набор операциональных понятий. Это рабочие инструменты, с помощью которых мы будем описывать реальные процессы. Без них наши рассуждения останутся общими и расплывчатыми; с ними они обретают точность и глубину.

Сегрегация: стражи на границе
Первое и, пожалуй, самое важное понятие – сегрегация. {1} Так мы называем работу границы автомата, его «таможню». Всякий автомат существует не в пустоте – он окружён внешней средой, откуда непрерывно поступают элементы, несущие случайность. Что-то из этого потока полезно, что-то опасно, а что-то нейтрально. Автомат должен отличать полезное от вредного, своё от чужого.
Как это происходит? На границе работают сенсоры – они распознают приближающиеся элементы, классифицируя их по трём категориям: «свои» (пропустить внутрь), «чужие» (отбросить или уничтожить) и «пусто» (отсутствие элемента) {2}. Этот механизм удивительно универсален. Мембрана живой клетки пропускает одни вещества и задерживает другие {3}. Атмосфера планеты сжигает мелкие метеориты, но пропускает солнечный свет {4}. Поверхность кристалла присоединяет только те атомы, которые подходят по размеру и заряду {5}. Иммунная система отличает свои белки от чужих, уничтожая захватчиков {6}.
Сегрегация – это не просто пассивный фильтр. Это активный процесс, требующий энергии и точной настройки {7}. Скорость сегрегации, площадь границы, плотность «чужих» элементов и эффективность распознавания определяют, насколько успешно автомат справляется с внешним давлением. Именно здесь формируется системный хаос – набор типов элементов, допущенных внутрь и ставших строительным материалом для внутренних процессов {8}.

Самосегрегация: внутренний архитектор
Но пропустить нужное – только полдела. Внутри автомата элементы должны как-то организоваться, занять свои места, вступить в правильные взаимодействия. Если бы они оставались хаотически перемешанными, никакой сложной структуры не возникло бы. Здесь вступает в действие самосегрегация – спонтанное разделение внутреннего хаоса на кластеры, домены и фазы {9}.
Самосегрегация происходит без внешних команд, это процесс, движимый исключительно физическими взаимодействиями. Элементы одного типа «чувствуют» друг друга и собираются вместе, минимизируя свободную энергию системы {10}. Вода и масло в пробирке расслаиваются сами собой – это простейший пример {11}. В кристаллической решётке атомы примеси диффундируют и собираются в кластеры, создавая зародыши новых структур {12}. В мембране клетки липиды и белки образуют specialised domains – липидные рафты, где проходят важнейшие биохимические процессы {13}.
Самосегрегация не только создаёт порядок, но и готовит почву для самого удивительного – для антихаоса. В тех местах, где собираются «свои» элементы, локальная упорядоченность резко возрастает, и возникают условия для качественного скачка.

Антихаос: искра творения
Антихаос – одно из самых интригующих понятий в нашей парадигме {14}. Это локальная, кратковременная зона внутри хаоса, где флуктуации вдруг выстраиваются в порядок. Представьте себе бурлящий поток, в котором на мгновение возникает идеально правильный вихрь. Или раствор, где случайное движение молекул вдруг создаёт центр кристаллизации{15}. Или протопланетный диск, где гравитационная флуктуация порождает сгущение, которому суждено стать планетой {16}.
Антихаос может возникать спонтанно – за счёт редких, но неизбежных крупных флуктуаций {17}. Но чаще он индуцируется самосегрегацией: когда «свои» элементы собираются вместе, они создают область с пониженной энтропией, где вероятность упорядочивания резко возрастает {18}. Именно в таких зонах может произойти СОЦ – самоорганизованная целостность, рождение нового автомата{19}.

СОЦ: момент рождения
Самоорганизованная целостность – это момент, когда из хаоса возникает новая устойчивая структура. Это не постепенный процесс, а скачок, переход через порог. Для него нужно совпадение трёх факторов: наличие зоны антихаоса, присутствие подходящего строительного материала и энергия, способная их соединить {20}.
В плазме звезды это момент, когда случайно сблизившиеся ядра преодолевают кулоновский барьер и сливаются, высвобождая энергию {21}. В химическом растворе – когда молекулы выстраиваются в правильную решётку и начинается рост кристалла{15}. В предбиологическом бульоне – когда липиды образуют мембранный пузырёк, внутри которого могут пойти сложные реакции {22}.
СОЦ – это антипод катастрофы. Там, где катастрофа разрушает структуру, возвращая её в хаос, СОЦ создаёт из хаоса новый порядок. Вместе они образуют вечный цикл рождения и гибели.

Дружественная среда: условие процветания
Автомат может существовать долго только тогда, когда скорость поступления хаоса не превышает скорости его удаления и переработки {23}. Такое состояние мы называем дружественной средой. Оно описывается двумя критериями.
Первый – внешний: число дружественности Fr должно быть не меньше единицы{24}. Это значит, что сегрегация успевает отсеивать вредные элементы быстрее, чем они поступают. Второй – внутренний: время самосегрегации не должно превышать критическое время, за которое флуктуации могут достичь опасного размера{25}.
В дружественной среде автомат может не просто существовать, но и развиваться, используя поток как ресурс. В недружественной – он обречён на старение и гибель.

Старение: необратимый путь
Ничто не вечно. Даже в самой дружественной среде автомат постепенно накапливает изменения, которые не могут быть полностью удалены или переработаны. Это старение – необратимый рост внутреннего хаоса {26}.
Старение ускоряется, когда поступление хаоса превышает возможности сегрегации, когда самосегрегация неэффективна, когда внутренние процессы дают сбои. Оно замедляется, если автомат активно обновляется через СОЦ, если самосегрегация успешно изолирует опасные элементы. Но остановить старение полностью нельзя – можно лишь отдалить неизбежное.

Катастрофа: конец и начало
Когда мера хаоса H достигает критического значения Hcrit, автомат вступает в зону бифуркации. Теперь любая, даже самая малая флуктуация может вызвать лавинообразное разрушение – катастрофу (СОК) {28}.
Катастрофа может быть глобальной – полное разрушение структуры. А может быть локальной – потеря важной части, ведущая к необратимому упадку. В любом случае материал автомата возвращается в поток, становясь сырьём для новых структур. Так замыкается цикл: хаос рождает автомат, автомат живёт, стареет и гибнет, возвращаясь в хаос.
Все эти понятия – сегрегация, системный хаос, самосегрегация, антихаос, СОЦ, дружественная среда, старение, катастрофа – образуют единый язык. На нём мы можем описывать судьбу любого автомата, от атома до галактики. Без этого языка наши представления остались бы смутными догадками. С ним они превращаются в точную науку.
________________________________________
Полный текст доступен в формате PDF (2053Кб) 
https://www.trinitas.ru/rus/doc/0016/001k/6056-nk.pdf