Милованов В.П. Синергетика и самоорганизация:
Методы математического моделирования в социальных науках, экономике, биологии. Книга 2: Биофизическая теория возникновения и эволюции жизни и цивилизации на Земле. Кн.2. Изд. стереотип.

2020. 158 с.

Онлайн-книга

Аннотация

В настоящей книге исследуются вопросы возникновения жизни и цивилизации с использованием методов математического моделирования. К рассмотрению проблемы автор широко привлекает так называемый принцип "узкого места" и тесно связанный с ним принцип простоты Тихонова---Чернавского. Помимо собственно проблемы возникновения жизни рассматриваются общие проблемы связи между информацией и энтропией в открытых и неравновесных гуманитарно-биофизических... (Подробнее)

Оглавление

От автора				7
Введение				10
Глава 1. Локальное возникновение жизни				13
1.1. Возникновение жизни во взаимодействующих потоках неживой материи				15
1.2. Симметричная модель возникновения локальной жизни				17
1.3. Возникновение жизни в потоке вещества				19
1.4. Возникновение и распад живого комплекса				21
1.5. Адаптация организмов к жизненно необходимым веществам				23
1.6. Возникновение жизни при разрядах молний с делением клеток				24
1.7. Возникновение жизни в воде или в атмосфере				26
1.8. Возникновение жизни при квадратичных затратах неживой материи с учетом деления клеток				27
1.9. Образование, переполнение и распад живых комплексов				29
Глава 2. Возникновение жизни, ее эволюция и биосфера				31
2.1. Возникновение конкуренции у живого организма				33
2.2. Возникновение организмов при переполнении ими жизненного пространства и конкуренции их с другими особями				35
2.3. Происхождение жизни в локальном случае при наиболее общих причинах ее возникновения				37
2.4. Простые модели возникновения жизни в локальном случае				39
2.5. Возникновение раздражающего импульса в зачатке нервной системы				41
2.6. Происхождение жизни с постоянной скоростью ее возникновения				45
Глава 3. Возникновение, эволюция жизни и энтропия				49
3.1. Простая модель возникновения жизни с энтропией				51
3.2. Модификация модели существования жизни				53
3.3. Еще одна модель происхождения жизни с энтропией				55
3.4. Модель организма				57
Глава 4. Макромодель возникновения жизни и ее локальные предшественницы				61
4.1. Глобальная модель возникновения жизни на Земле				63
4.2. Модель возникновения жизни на Земле с более детальным представлением ее процессов				67
4.3. Возникновение жизни как деления клеток				70
4.4. Особенности некоторых моделей возникновения жизни с циркадианным ритмом				73
4.5. Возникновение органов передвижения				77
4.6. Разделение живой и неживой природы				80
4.7. Динамическая модель возникновения жизни цветкового растения				81
4.8. Следы жизни и заполнение пространства живой материей				82
4.9. Возникновение жизни шарообразной формы				85
4.10. Возникновение жизни из пузырей на поверхности воды				87
4.11. Возникновение жизни при разрядах молний и вулканической деятельности				89
Глава 5. Множественность форм возникновения жизни				93
5.1. Глобальная модель возникновения жизни с делением клеток				95
5.2. Циркадианный ритм в модели замещения живой материи неживой				97
5.3. Модель возникновения жизни при разрядах молний с циркадианным ритмом				99
5.4. Возникновение зачатков нервной системы в панцире при зарождающейся жизни				103
5.5. Возникновение зачатков нервной системы у организмов без панциря				107
5.6. Эволюция нервной системы				110
5.7. Возникновение информации				114
Глава 6. Взаимодействие энтропии и информации				117
6.1. Вывод выражения для энтропии Цаллиса				119
6.2. Взаимодействие энтропии и информации без промежуточного комплекса				120
6.3. Законы сохранения в открытой и неравновесной системе. Взаимодействие энтропии и информации в системе с промежуточным комплексом				122
6.4. Разум как открытая и неравновесная система				124
6.5. Интеллектуальные способности цивилизаций				125
6.6. К разрешению парадокса, связанного с демоном Максвелла				128
6.7. Созидание и разрушение				129
6.8. Замкнутая система				129
6.9. Ценность информации по Г. Кастлеру				130
Глава 7. Модели мышления Человека и возникновения жизни на Земле				135
7.1. Мышление и возникновение жизни из неточечной квазичастицы				137
7.2. Возникновение квазичастиц жизни в модели с делением клеток				143
Итоги				145
Литература				153

От автора

Синергетика как теория самоорганизации продолжает своё развитие. Появившись в нашей стране в конце 1960-х – начале 1970-х годов [1,4,5,6,7,8,9,10,11,15,16,17,18,19,20,21,22,26,28,29,36, 44,46,47,48,75,76,77и т.д.], она всё больше привлекает к себе внимание. Название "синергетика" теория самоорганизации получила после выхода в свет книги Г.Хакена. Как экспериментальных, так и теоретических работ по самоорганизации во всем мире уже огромное количество [12,25,27,31,34,35,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,61,62, 63,64,65,66,67,70,71,72и т.д.]. Часто указанные работы могут не называть синергетическими, но все они объединены идеей самоорганизации.

Уже появились исследователи, которые работают на стыке различных областей науки, начиная с экономики и вплоть до синергетики в математической логике. Возникли объединяющие названия "экономическая физика", "гуманитарная биофизика".

Задача расширилась до таких вопросов, как "физика Всего" и "единая теория Мира"!

Мы начали заниматься синергетикой с начала 1970-х годов, с работ, перечисленных в. В те времена синергетику не пропускали в область экономических исследований. Такие журналы, как "Вопросы экономики", "Плановое хозяйство" игнорировали даже математику, не говоря уже о синергетике.

Борьба за математику и против математики шла тогда во многих гуманитарных науках и биологии.

Но прогресс не остановить. Об этом свидетельствуют сами названия: "физика всего Мира", "единая теория", "происхождение Жизни и Цивилизации". Теперь методы синергетики успешно используются в биологии и социальных науках.

Мы начали некоторые свои работы под влиянием идей Д.С.Чернавского, который резко поставил вопрос о связи между информацией и энтропией, по его мнению – не существующей. Однако мы нашли эту связь, занялись проблемами возникновения Жизни и Цивилизации, выяснили, что жизнь на Земле возникла скачком с уменьшением энтропии при бифуркации от седла к фокусу, и нашли аналитическое выражение для ее возникновения.

Мы продолжаем интересоваться проблемами возникновения Жизни и Цивилизации, используем те же методы математического моделирования, обращаясь к общим проблемам связи между информацией и энтропией в открытых и неравновесных гуманитарно-биофизических системах.

Заметим, что в экономике, психологии, социологии понятие "энтропия" вообще не используется. Но развитие Жизни и Цивилизации сопровождается уменьшением энтропии.

Жизнь и ее развитие, человеческое общество, мозг человека, наука, экономика, а также их развитие называются Цивилизацией.

Для изучения указанных тем мы используем качественную теорию обыкновенных, автономных, нелинейных дифференциальных уравнений, теорию бифуркаций и нелинейную динамику.

Нашей задачей является построение теории кооперативных явлений, самоорганизации гуманитарно-биофизических систем без целеналожения – построение теории естественного пути развития. Мы хотим показать, что такая теория самоорганизации имеет междисциплинарную общность, что идеи синергетики (без целеналожения) простираются вплоть до социальных систем и человеческого мозга.

Особое место в нашей работе занимает вопрос поиска хаотических движений в стохатронах мозга и экономике, вопрос возникновения организации из хаоса, что, как мы показали в, происходит при бифуркации виртуальных устойчивых предельных циклов к устойчивым фокусам с неустойчивым предельным циклом и без цикла.

Синергетика тесно связана с теоретической физикой. Нам кажется, что XXI век пройдет под знаком объединения всех наук в единую теорию Всего.

В.П.Милованов

Введение

В 2005 году вышла наша книга "Синергетика и самоорганизация. Экономика. Биофизика" (М.: КомКнига/URSS, 2005). Настоящая книга является ее продолжением.

Стимулировала наши исследования вышедшая годом ранее монография Д.С.Чернавского "Синергетика и информация. Динамическая теория информации" (М.: URSS, 2004). Мы занялись вопросами происхождения жизни исходя из теории информации.

Вопросы происхождения жизни интересуют всех: от математиков до психологов. Мы составили множество моделей как локального, так и глобального происхождения жизни, а также моделей по смежным вопросам.

Канва изложения остается прежней. Мы широко привлекаем к рассмотрению принцип "узкого места" и тесно связанный с ним принцип простоты Тихонова–Чернавского. Почти все рассматриваемые нами динамические системы являются системами второго порядка, и из них уже можно вывести основные свойства жизни и ее эволюции.

Основной математический аппарат у нас – качественная теория обыкновенных автономных нелинейных дифференциальных уравнений. Важно отметить, что мы получали только точечные модели.

Мы стремились найти простейшую, достаточно грубую модель возникновения жизни. И этой цели мы достигли. Сразу несколько наших моделей можно отнести к простейшим, хотя простыми с точки зрения физики можно назвать все написанные нами модели.

Основные процессы, которые рассматривает физика жизни, – это процессы конкуренции, авторепродукции и замещения.

Математическая часть качественного исследования моделей состоит в отыскании топологически неприводимых структур, грубых ячеек, на которые разбивается фазовый портрет системы. Прикладная, физическая часть анализа моделей вместе с проведением бифуркационного анализа состоит в сопоставлении грубым ячейкам биологических явлений, процессов и структур.

Книга состоит из семи глав. Первые пять объединены общей целью: узнать, как произошла жизнь и как она эволюционирует. Шестая глава носит общефизический характер, в ней мы вывели выражение для негоэнтропии и сформулировали принципы "познания" в физике Всего и "создания–разрушения", показали негрубость цены информации и самой информации по Г.Кастлеру; вывели константы "понимания" и "непонимания" объективной реальности, а также ряд констант, характеризующих интеллектуальные способности цивилизаций. В заключительной главе более подробно рассматриваются модели возникновения жизни на Земле и мышления человека из неточечных квазичастиц.

Об авторе

Милованов Владимир Петрович

Кандидат физико-математических наук. По образованию физик. Кандидатскую диссертацию защитил в Физическом институте АН СССР под руководством нобелевского лауреата по физике, академика П. А. Черенкова. В этом институте занимался преимущественно физикой высоких энергий, в частности расщеплением легких атомов протонами высоких энергий, исследованием каскадного механизма в ядерных реакциях.

С 1970 г. работал в Московском государственном институте электроники и математики. Научные интересы: макроэкономическая динамика, физика в гуманитарных науках, моделирование теоретической и экспериментальной работы ученых и инженеров. Разработал математические модели для описания семейных и трудовых конфликтов, человеческих чувств и эмоций; мотивации коллективного поведения; возникновения лидеров, вождей и т. д.; разных проблем в области синергетики и самоорганизации в социально-экономических системах. Предложил новую концепцию стоимости и гипотезу о сосуществовании более двух видов социально-экономических систем, разработал классификацию таких систем. Автор книг по биофизике, экономике, психологии; большинство из них вышли в издательстве URSS и были переведены на испанский язык.