Самоорганизация «всюдна», она неотъемлемая часть мира.

Однако констатация этого факта – одно, а научное описание и тем более математическое моделирование – совсем другое. Здесь существуют разные подходы и решения. Вероятно, число их принципиально не ограничено. Приведем лишь два, на наш взгляд, весьма красивых примера.

Пример. Формирование гидросети. В основе решения этой задачи лежит модель случайного блуждания, использованная с позиций картирования. В нашем примере все начинается с зарождающихся ручейков, расположенных в ряд на одинаковом расстоянии друг от друга на верхнем краю наклоненной плоскости (рис. 3.8). Ограничения в нем весьма простые. (В современной науке простота начала – это одно из обязательных условий эксперимента. Если бы правила были сложными, было бы невозможно начать эксперимент.)

1. За каждый шаг времени каждый отдельный ручеек передвигается от точки к точке на единицу расстояния.

 

 

2. Это перемещение имеет ограничения. Можно вперед, вправо или влево, но нельзя назад. Направление движения выражается в терминах вероятности. Новый ручей, возникающий от слияния двух других, подчиняется в своем движении общим правилам.

3. Ячейки модели на площади квадратные.

4. В каждую клетку может втекать несколько ручьев, но... вытекать разрешается только одному.

Гидросеть самоорганизуется: возникают водоразделы, долины, русла, притоки. Происходит это, вообще говоря, по только что рассмотренным нами принципам. Каждая струйка и ручеек флуктуирует в силу турбулентного характера движения водных потоков. В каждой точке своего движения этим флуктуациям «приходится принимать решения» – куда дальше? Шерховатость плоскости стока помогает это решение принять. В итоге струя блуждает. Каждое новое направление – это маленькая катастрофа, это «измена» прошлому.

Завершая разговор о кризисах, катастрофах и самоорганизации, предложим такое резюме: кризисы и катастрофы являются элементами самоорганизации мира: они входят в структуру бытия, являясь частью любой экологической системы, они неизбежны, посколькунеизбежно развитие.

Память и эволюция

 

...Парусник входил в бухту, волоча за собой темный хвост – след открытого моря, еще сохранившего свою синеву.

Ф. Скотт Фицджеральд

 

Слово «память» обычно воспринимается довольно просто, как нечто само собой разумеющееся: это то, что мы помним. На современном научном языке, наверное, можно сказать, что это способность к сохранению информации. Выучить стихотворение, роль, запомнить место, где находится ваш дом, помнить родителей, добро и зло и т.д. и т.п. Большинство людей свойство памяти связывает с человеком как с существом разумным. Хотя нетрудно убедиться, что памятью обладают и другие живые организмы.

Традиционная наука всегда пыталась найти какой-то материальный носитель информации и материальную форму ее переработки, кодирования и хранения. На этом поприще достигнуты колоссальные успехи. Они широко известны. Но, как говорят, чем дальше в лес, тем больше дров. Вслед за всякой детализацией всегда наступает процедура интеграции. За анализом должен следовать синтез, поскольку всякий анализ сам по себе заводит в тупик.

Если говорить очень прямолинейно, то можно обсуждать, скажем, такую цепочку: память человечества, память народа, память человека, память клетки и т.д. Разные масштабы, разные механизмы, но... суть одна.

Хранить информацию может и неживая материя. Например, библиотеки, книги, рисунки, магнитные диски и т.п. Правда, эти формы хранения информации придумал и создал человек. Но и неживая природа, созданная не человеком, а Богом, тоже обладает памятью, тоже умеет принимать и хранить информацию.

Приведем несколько примеров и начнем с эпиграфа к этому разделу. Парусник вошел в бухту и притащил за собой в виде хвоста кусочек открытого моря. Этот хвост и есть память парусника о том, где он только что был. Когда этот хвост рассеется, об открытом море паруснику уже ничто не будет напоминать, он забудет о нем. Таким образом, память здесь выступает в виде какой-то структуры: состав воды, ее температура, прозрачность, примеси и вообще все то, что отличает воду открытого моря от воды в бухте. Хвост памяти возник в результате движения парусника. Поступательное движение судна оказалось тем механизмом, который вырвал и на время позволил судну присвоить себе кусочек океана, как бы взять этот кусочек на память.

Сегодня многое известно о так называемой структурной памяти воды. Суть этого явления сводится к тому, что при фазовых перестройках наблюдается определенная инерционность в структуре и свойствах вещества Н₂О. Скажем, вы растопили лед. Твердая фаза перешла в жидкую. Но какое-то время эта жидкая фаза еще сохраняет структурные черты льда. Вы охладили воду, предположим, от 50 до 10°С. Однако какое-то время свойства 10-градусной воды и, в частности, способность ее растворять вещества будут соответствовать свойствам 50-градусной воды. (Подробнее о структурной памяти воды вы можете прочитать в книге [11].) Нетрудно увидеть, что, как и в случае с парусником, фазовая память воды не вечна, она укладывается в определенный временной интервал, связанный со структурной инерционностью. Структура, как и все остальное, не может разрушиться мгновенно и мгновенно новообразоваться. Всегда есть интервал перестройки ∆t > 0.

Изучение облачности в пределах тропосферы позволило и у нее обнаружить способность к структурной памяти: мезомасштабные особенности поля облачности контролируются морфологией подстилающей поверхности и ее термической неоднородностью. Структурная унаследованность присуща и тропопаузе в целом. Так, генерализированная ее форма, так же как и форма Земли, может быть аппроксимирована поверхностью двухосного эллипсоида, а воздушные фронты удивительно хорошо экстраполируются на критические широты (30-40°).

Способность к структурной унаследованности тропосферы хорошо проявляется и в коррелятивной связи величин геопотенциала (Геопотенциал Ф = gZ, где# – ускорение силы тяжести; Z – высота.) на разных высотах [70]. Эта связь иллюстрирует процесс передачи информации (некоего физического образа) от одной материальной поверхности к другой в направлении уменьшения давления (снизу вверх). Такая передача происходит с неизбежными энергетическими потерями и искажениями за счет шумовых эффектов (по одному из многочисленных определений: информация – это сведения, необходимые для решения поставленной задачи; шум – бесполезные сведения; дезинформация – сведения, мешающие решению задачи), но суммарный информационный сигнал, хотя и становится более слабым, основную топологию начальной поверхности, поверхности Земли, все же сохраняет.

Морфологическое устройство Земли через тропопаузу передается и в мезосферу. Контуры зимних мезосферных циклонов принципиально совпадают с очертаниями генерализованной береговой линии океанов. Эта связь, по-видимому, является более глубокой, чем кажется на первый взгляд, так как отдельные наблюдения систематически регистрируют хорошую корреляцию перемещения неоднородностей слоя Е (Е – один из слоев повышенной ионизации в термосфере, расположенный на высоте 100-200 км.) с направлением береговой линии моря (по данным ионосферной станции Кацивели, Грузия).

 

 

В качестве еще одного примера передачи и хранения информации в неживой природе можно привести морфологическое сходство поверхности Земли (рельефа) и так называемого зеркала (уровня) грунтовых вод (рис. 3.9).

Механизм здесь довольно прост. Атмосферные осадки, просачиваясь в горные породы, переходят из атмосферы в верхнюю часть земной коры. Капельки, струйки этой воды и являются носителями информации о рельефе. Они в общих чертах воссоздают его на глубине, формируя поверхность так называемой зоны насыщения.

Известная климатическая зональность почв, растительных зон, грунтовых вод (по сумме растворенных солей, их набору, температуре и другим признакам) является еще одной иллюстрацией проявления памяти в неживой материи.

Примеров такого рода можно привести очень и очень много. Можно подробнейшим образом описать их, чтобы раскрыть глубинную связь вещей. Но и сказанного, наверное, достаточно. И все же мы хотим привести еще два примера, чтобы, как говорится, поставить точку над i.

На рис. 3.10 изображен стратиграфический разрез по одному из внутренних регионов США. Каждая из пород возникла в определенных ландшафтных условиях и имеет свою историю. Например, уголь возник из торфа, песчаники – это сцементированные пески, представляющие собой остаточные продукты выветривания и переноса, известняки – продукт органического или химического накопления карбоната кальция и т.д.

Таким образом, каждый слой на приведенном рисунке доносит до нас информацию об условиях своего происхождения, а органические остатки в них – и о времени формирования. Разве это не иллюстрация памяти. Сам порядок слоев позволяет нам с уверенностью говорить о том, какие из них появились раньше, какие – позже, в какой последовательности это происходило, и о многом, многом другом. Например, характер слоистости песков говорит о гидродинамических условиях их отложения (рис. 3.11).

 

 

 

Результаты газовой съемки в почвенном слое могут свидетельствовать о присутствии на глубинах углеводородных залежей.

Читателю достаточно познакомиться с элементарными основами геологии, чтобы понять, что эта наука реконструирует прошлое через настоящее только благодаря такому явлению, как геологическая память – память Земли. Итак, можно констатировать, что объекты и живой и косной материи обладают свойствами памяти. А могут ли они этой памятью обмениваться? Люди – да. Животные – тоже. Растения? Скорее всего – да, хотя вопрос не изучен или, точнее, изучен слабо. А живое с неживым? Ведь мир-то един.

В соответствии с принципом неопределенности Гейзенберга на этот вопрос тоже следует ответить положительно (см. разд. 2 темы 1 – нельзя увидеть или измерить что-то, не воздействовав на это что-то).

Одно направление: косная материя → живая материя – принципиальных вопросов не вызывает. Человек, животные, растения неживую природу воспринимают и реагируют на ее форму и содержание. А вот обратная связь не так очевидна. Какие-то научные исследования по этому вопросу нам неизвестны, хотя в литературе, в фильмах эта идея отражена, что называется, прямым текстом.

У Рабиндраната Тагора, например, есть рассказ «Голодные камни». Все события этого небольшого художественного произведения строятся на том, что дворец шаха Махмуда Второго, выстроенный 250 лет тому назад, сохранил память о тех, кто населял его в те времена, и эта память воздействует на потомков – людей, являвшихся современниками Тагора:

Когда-то этот дворец был местом, где разыгрывались страшные человеческие драмы, – здесь бушевали страсти, пламя неудовлетворенных желаний жгло сердца и в зловещем огне непрестанных наслаждений сгорали человеческие души. Сколько проклятий слышали эти стены... Камни дворца впитали эти проклятия, и теперь, голодные и жаждущие, как чудовище, которому долго не давали есть, они жадно бросаются на каждого, осмелившегося приблизиться к ним.

И еще из этого же рассказа:

И вдруг мне начало мерещиться, что именно эта призрачная жизнь – непостижимая, недоступная разуму, сверхестественная – и была единственной правдой на земле, а все остальное – просто игра воображения.

Или вот у И.А. Бунина в рассказе «Последняя весна»:

Пошли к шалашу, пустому, одинокому, мрачному. Какой он был совсем другой летом, когда в нем жили караульщики! Всякое опустевшее жилье навсегда остается живым, думающим, чувствующим.

Подобного рода фабула имеет разные варианты у разных авторов. Но суть их одна. Место жизни может быть для человека плохим или хорошим. Оно влияет на его судьбу, психику, определяет удачливость или несчастливость. Сколько раз мне приходилось слышать рассказы людей о том, что, купив, например, дом в районе, где жили их предки или прошло их собственное детство, они обрели там покой и благость. Когда они приезжают туда, им хорошо. А есть места не ваши. Они красивы, удобны, престижны и т.д., но... вас не тянет туда, вы туда не стремитесь, это не ваше место. Место как заколдовано. Оно как будто создает психологическое поле, которое либо совпадает с вашим, с полем вашего Я, либо ему противно. Возможно, любое место генерирует информационное поле предков, генерирует память о них. Само место – это информационный банк духовной энергии.

Помните, у Н.В. Гоголя в «Заколдованном месте»:

Ну нечего сказать, танцевать-то он танцевал так, хоть бы и с гетманшею. Мы посторонились, и пошел хрен вывертывать ногами по всему гладкому месту... Только что дошел однако ж до половины и хотел разгуляться... не поднимаются ноги, да и только!.. Вишь дьявольское место!.. Пустился снова и начал чесать дробно, мелко, любо глядеть; до середины – нет! Не вытанцывается, да и полно!

И в конце:

А то проклятое место, где не вытанцовывалось, загородил плетнем и велел кидать все, что ни есть не потребное... Я знаю хорошо эту землю: после того нанимали ее... Земля славная! И урожай всегда бывал на диво, но на заколдованном месте никогда не было ничего доброго. Засеют, как следует, а взойдет такое, что и разобрать нельзя: арбуз – не арбуз, тыква – не тыква, огурец – не огурец... чорт знает, что такое.

Общеизвестно, что перед уходом из жизни люди, как правило, посещают край детства, во всяком случае, у всех появляется тяга это сделать. Недавно один мой знакомый, скромного достатка человек, собрался, как говорят, вдруг и на последние деньги поехал в свою деревню. Далеко поехал – на реку Ангару. На мой вопрос, что так вдруг, он ответил просто: «Знаешь, что-то стал плохо себя чувствовать, надо поехать. Может быть, в последний раз». Как это обленить? Наверное, память места.