Заметки об общей теории эволюции систем
Итак, для движения нужна энергия, потоки которой возникают из-за ненулевой разности потенциалов между частями системы (среды), если на их пути нет непреодолимых преград. Движение уменьшает разность потенциалов и увеличивает энтропию. Растёт и количество потенциальной информации, т.е. не фиксируемых (в основном) случайностей. Эволюция (возникновение и восходящее развитие) систем, являясь одной из форм движения, также расходует энергию и создаёт энтропию. Поток энергии, получаемый эволюционирующей системой, содержит в себе информацию, но для её использования нужен согласованный в качественном и количественном отношении приёмник, т.е. некоторый объём собственной информации. Её система может случайным образом сгенерировать из потенциальной информации, заимствовать из внешних источников либо из имеющихся (доступных системе) элементов и связей. Внешние источники условно можно разделить на явные ("инструкции") и скрытые (законы среды), которые ещё надо выявлять.
Абсолютно новым системам (таким, как человечество, развивающееся впервые) доступна только информация, овеществлённая в их инфраструктуре (элементах и связях) и выделяемая из потенциальной (содержащей законы среды). Вторую надо ещё добыть и научиться использовать. Чем инфраструктура богаче, тем более разнообразные и сложные системы можно из неё построить.
Абсолютно новые системы не могут возникать и развиваться без генерации информации, для которой требуется свобода выбора, возможность случайного изменения и перемещения элементов. Хотя избыточный хаос, возникающий при близкой к нулю разности потенциалов, тормозит эволюцию, некоторый рост энтропии необходим и даже благоприятен для усложнения. Между упорядоченностью, вносимой в возникающую систему организованным потоком энергии и беспорядком, без которого невозможна генерация информации, должен соблюдаться динамический баланс.
При генерации актуальной информации из "моря" потенциальной фиксируется одна "капля". В идеале эта капля должна быть отфильтрована в соответствии с ценностями системы. Но в момент фиксации ценность не всегда может быть точно определена. По мере выяснения истинной ценности фильтрация продолжается, теперь уже вместе с зафиксировавшими информацию системами (выживают особи с полезными и гибнут с вредными мутациями).
Для определения уровня развития системы можно использовать разные характеристики. Такие, как беспорядок, потенциальная информация и сложность описания необходимо растут вместе с энтропией с течением времени. Они не связаны с фиксацией, запоминанием. Как и другие характеристики, их можно рассматривать на разных уровнях строения материи, и каждому уровню соответствует своя фиксация. Например, на физическом и химическом уровнях фиксируются все мутации, но на биологическом запоминаются только удачные.
Внутренняя вычислительная сложность соответствует пределу сложности описания при максимальной энтропии, поскольку зависит только от численности элементов, каждый из которых "вычисляет" себя независимо от других. Поэтому с фиксацией связан только результат вычислений - движение или действие системы.
Другие характеристики системы зависят от фиксации. Внешняя вычислительная сложность, как и сложность описания, мала при максимальной энтропии, растёт до некоторого максимума с её убыванием, а затем вновь убывает с ростом упорядоченности, упрощающей расчёт, снижающей потребность в информационных ресурсах.
Сложность управления является компромиссом между возможностями и потребностями системы и может быть снижена путём централизации и/или декомпозиции. На социально-экономическом уровне имеются возможности совмещения этих путей. Например, путём "конвергенции", т.е. сближения социализма и капитализма. В настоящее время в разной форме и степени эта модель используется в Китае, Индии, Южной Корее и некоторых других странах. Успешность этой модели в сочетании политической централизации, государственного планирования с конкуренцией исполнителей, рыночной экономикой. Но как оптимально организовать управление, особенно на высшем уровне, не ясно.
Основной эволюционной характеристикой, изменение которой определяет наличие восходящего или нисходящего развития, является (взвешенная) функциональная сложность. Её рост становится следствием стремления систем к сохранению (себя, надсистемы или своей информации), невозможному в изменчивой среде без усложнения. При этом необходимо также значимое накопление актуальной информации.
Устойчивые системы в дальнейшем становятся элементами систем более высокого уровня. Совершенство элементной базы обеспечивает и успешность построенных на их основе систем. Но совокупность элементов остаётся скоплением, если не объединяется связями.
Пассивные связи определяют структуру системы, обеспечивают её сохранность и идентичность. Но их главная ценность в ресурсах, прежде всего в энергии, которую они высвобождают, накапливают и сохраняют. Активные связи проявляются через взаимодействия и определяют функционирование системы. Расходуя сохранённые в системе ресурсы, они создают, поддерживают и восстанавливают все необходимые связи. Консервативные (пассивные и активные) связи стабилизируют систему, обеспечивают её сохранение. Взаимодействие систем, как элементов в рамках надсистем или популяций обеспечивают их сохранение. Высшей ценностью является сохранение информации, которое также консервативно, но преодолевается модернизациями, риск которых минимален в популяциях, сочетающих свободную конкуренцию с кооперацией.
Фиксация (запоминание) требует формирования ограничений, а усложнение невозможно без взаимодействий, эти ограничения преодолевающих. Таким образом, пассивные и активные связи, поочерёдно лидируя, обеспечивают рост функциональной сложности и накопление инфраструктуры везде, где это возможно. Создание инфраструктуры делает возможным, а при определённых условиях и ускоряет дальнейшее восходящее развитие.
Можно сказать, что эволюционный потенциал системы определяется балансом двух величин: мощностью энергетического потока и объёмом информации (потенциальной, обеспечивающей свободу выбора и/или актуальной, с которой связаны взвешенная функциональная сложность и накопленная инфраструктура). Возникает соблазн рассчитать и сравнить потенциалы различных систем. Но следует сразу заметить, что функциональная сложность, актуальная информация и даже объём инфраструктуры – понятия субъективные, потенциальная информация, как и родственная ей энтропия, абсолютного значения не имеет, а в сложных средах (таких, как социум) даже мощность энергии строго не определена. Кроме того, сложность управления, а значит и необходимая мощность энергии может быть снижена при оптимизации за счёт актуальной информации. Поэтому ожидать однозначной объективной оценки значения эволюционного потенциала не приходится. Качественным ориентиром устойчивого развития можно считать гармоничное накопление энергии и информации.
Общий итог нашего рассмотрения состоит в том, что восходящее развитие неизбежно, но требует тонкой настройки, упираясь с одной стороны, в риск разрушения при модернизациях, с ругой – в ловушки глубоких экологических ниш. Поэтому она часто прерывается на низких уровнях строения материи. Направлением развития Вселенной и всех систем в ней является накопление информации. Человечество, усилиями многих поколений достигло высочайшего уровня, но сталкивается со всё более серьёзными проблемами и опасностями. При этом у него нет права на ошибки, второй попытки может не быть. (Некоторые соображения на этот счёт изложены в трёх заметках о росте человечества и его дальнейших перспективах, http://proza.ru/2022/01/26/1835 и следующих). Эти проблемы, как и поставленный в начале заметок вопрос о причинах несовершенства общества, требуют отдельного обсуждения. При этом нам придётся подниматься к более конкретному, а это требует соответствующих знаний в различных областях. В связи с этим я с радостью принял бы любую конструктивную помощь, от критики до советов, от сотрудничества до конкуренции.
Моя почта v_kononov@mail.ru
Другие заметки об общей теории эволюции систем:
Введение в общую теорию эволюции систем (http://proza.ru/2020/06/16/1776)
Эволюция и энтропия. «Тепловая смерть» Вселенной (http://proza.ru/2020/06/16/1790)
Э.Шрёдингер и эволюция, С. Хайтун и беспорядок (http://proza.ru/2020/06/17/11)
Что такое информация? Взгляд эволюциониста (http://proza.ru/2020/06/17/33)
Ценность информации.Целеполагание произвольной системы (http://proza.ru/2020/06/17/36)
Что такое сложность? Взгляд эволюциониста(http://proza.ru/2020/06/17/47)
Зачем зажигают звёзды или Энергетика связей (http://proza.ru/2024/04/26/1135)
Пассивные связи: скелет, границы, сети... (эта заметка)
Активные связи. Кооперация и конкуренция (http://proza.ru/2020/06/17/54)
Из чего состоит и куда идёт эволюция?(http://proza.ru/2020/07/23/700)
Общая теория эволюции систем. Некоторые итоги (эта заметка)
ЛИТЕРАТУРА (общий список)
Волькенштейн М.В., 1965, Молекулы и жизнь. Введение в молекулярную биофизику, М.: Наука, 504 с.
Волькенштейн, М.В., 1986, «Энтропия и информация», М.: Наука.
Капица С.П., 1992 (2003) «Нелинейная динамика в анализе глобальных демографических проблем» в сб. «Синергетика и прогнозы будущего» С.П. Капица, С.П. Курдюмов, Г.Г. Малинецкий. М., Наука, стр. 206-280.
Ландау, Л.Д., Лифшиц, Е.М., 1976, «Теоретическая физика». «Статистическая физика. Часть I.», 3-е изд., М.: Наука, 1976, (т. V),
Ллойд, С., 2013, «Программируя Вселенную. Квантовый компьютер и будущее науки», М.: Альпина нонфикшн.
Марков А.В., Коротаев А.В., 2009, «Гиперболический рост в живой природе и обществе», М.: Либроком.
Никитин, М. 2018, «Происхождение жизни. От туманности до клетки». М., Альпина нон-фикшн. url: https://ours-nature.ru/lib/b/book/2929307426
Панов, А.Д., 2010, «Лучше меньше, да лучше. О книге С.Д. Хайтуна "Феномен человека на фоне универсальной эволюции"». В альманахе "Эволюция" под ред. Л.Е. Гринина, А.В. Маркова, А.В. Коротаева. М., Издательство ЛКИ
Пригожин, И, Стенгерс, И. 1986, «Порядок из хаоса»,
Толмен,, Р., 1928, «Относительность, термодинамика и космология», рус.пер. 1974..
Фейнман, Р. 2014, «Характер физических законов», М. АСТ
Хайтун, С.Д., 2005, «Феномен человека на фоне универсальной эволюции». М.: Комкнига, https://istina.msu.ru/collections/11200163/
Хайтун, С.Д. «Хайтун vs Панов: Аргументы в защиту авторской версии универсального эволюционизма». В альманахе "Эволюция" под ред. Л.Е. Гринина, А.В. Маркова, А.В. Коротаева. М. , Издательство ЛКИ
Шрёдингер, Э.«Что такое жизнь? Физический аспект живой клетки», 1944,
Чейссон, Э.Дж., 2011, Космическая эволюция – Больше , чем Большая история под другим названием, альманах «ЭВОЛЮЦИЯ: Перспектива большой истории», Волгоград: ‘Учитель’.
Чернавский, Д.С., 2016, «Синергетика и информация: Динамическая теория информации» Изд. 5-ое, М., ООО "Леннанд". В интернете под названием «Синергетика и информация доступна урезанная версия книги, содержащая 1,2 и 7 главы первого полного издания.