Колесников А.А.

Гравитация и самоорганизация. Изд. стереотип.

Anons

Sinergeticheskij zakon tyagoteniya yavlyaetsya sistemnim i strukturno-obrazuyuschim; on, v otlichie ot zakona tyagoteniya N'yutona, formiruet novie dinamicheskie strukturi, skritno prisuschie gravitatsionnomu vzaimodejstviyu tel.

Sinergeticheskij zakon postroen po skheme "asimptoticheskoj estafeti", soglasno kotoroj vkhodyaschie v nego latentnie strukturi postepenno "ischezayut" po mere ustojchivogo dvizheniya sistemi k peresecheniyu invariantov Keplera. Eto svidetel'stvuet o tom, chto sistemnij zakon tyagoteniya otrazhaet universal'nuyu kontseptsiyu edinstva protsessov samoorganizatsii i samoupravleniya (vzaimodejstviya), pronizivayuschuyu okruzhayuschuyu nas prirodu.

Oglavlenie

Iz glavi 1. Problema sinteza estestvennikh sistemnikh zakonomernostej

Soglasno sovremennoj nauchnoj paradigme, v prirode vsyudu i vsegda suschestvuyut dvizhenie i preobrazovanie dvizhuschejsya materii, a vechno sokhranyayuschayasya energiya yavlyaetsya ikh kolichestvennoj meroj. Sovremennaya nauka utverzhdaet, chto okruzhayuschaya nas i ob'ektivno suschestvuyuschaya dejstvitel'nost', v tom chisle i Kosmos, predstavlyayut soboj edinuyu dinamicheskuyu vzaimodejstvuyuschuyu supersistemu, v kotoroj mogut voznikat' slozhnie bifurkatsionnie i khaoticheskie protsessi. Vzaimodejstvie, v pervuyu ochered' gravitatsionnoe, mezhdu ob'ektami etoj supersistemi yavlyaetsya universal'nim svojstvom prirodi. Ono svyazano s perenosom veschestva i energii i soprovozhdaetsya protsessami dissipativnoj ili konservativnoj samoorganizatsii [1]. Izvestno, chto suschnost' klassicheskoj mekhaniki i voobsche fiziki opredelyaetsya, v pervuyu ochered', soderzhaniem tekh zakonov prirodi, kotorie opisivayut sootvetstvuyuschuyu predmetnuyu oblast'. Istoriya nauki pokazivaet, chto eti zakoni prakticheski vsegda yavlyalis' rezul'tatom dogadki, prozreniya i vezeniya velikikh uchenikh. Voznikaet ideya o svoego roda sinergeticheskoj generatsii takogo roda zakonov, t.e. poiska ob'ektivnikh zakonomernostej edinstva protsessov samoorganizatsii i upravleniya (vzaimodejstviya). Razumeetsya, chto takaya postanovka nauchnoj zadachi v opredelennoj mere pretentsiozna, odnako dazhe pervie uspeshnie shagi v etom napravlenii pozvolili bi ukazat' perspektivnij put' viyavleniya obschesistemnikh estestvennikh zakonomernostej razlichnoj prirodi.

V rabote rassmatrivaetsya sleduyuschaya problema sistemnogo sinteza: na osnove izvestnikh estestvennikh zakonomernostej -- invariantov, otrazhayuschikh sootvetstvuyuschie prirodnie vzaimodejstviya, sintezirovat' novie, sistemnie zakoni, pozvolyayuschie suschestvenno rasshirit' znanie o sootvetstvuyuschej predmetnoj oblasti, naprimer, o kosmonavtike, navigatsii, upravlenii prostranstvennim dvizheniem i t.d. Sistemnie zakoni imeyut dinamicheskuyu prirodu, chto printsipial'no otlichaet ikh ot izvestnikh zakonov fiziki, yavlyayuschikhsya, kak pravilo, staticheskimi, t.e. opisivayuschimi lish' statsionarnie dvizheniya. Eto oznachaet, chto sistemnie zakoni vklyuchayut v sebya dopolnitel'nie, dinamicheskie komponenti, kotorie "ischezayut" na statsionarnom dvizhenii, t.e. ne nablyudayutsya. V etom svojstve i proyavlyaetsya latentnij (skritij) kharakter sistemnikh zakonov, chto vedet k vozniknoveniyu neozhidannikh fizicheskikh yavlenij. Otsyuda vitekaet vozmozhnost' predskazaniya novikh yavlenij i svojstv sootvetstvuyuschikh sistem i, sledovatel'no, viyavleniya perspektiv perenosa estestvennikh zakonomernostej na iskusstvennie upravlyaemie sistemi, obladayuschie printsipial'no novimi dinamicheskimi svojstvami.

Konkretno v rabote predprinyata popitka na osnove izvestnikh gravitatsionnikh zakonomernostej -- invariantov Keplera sintezirovat' sistemnij zakon tyagoteniya, strukturno vklyuchayuschij v sebya izvestnij zakon N'yutona kak klyuchevoe yadro -- "iznachal'nij printsip". Pri reshenii etoj neordinarnoj zadachi budem opirat'sya na sinergeticheskuyu kontseptsiyu edinstva protsessov samoorganizatsii i samoupravleniya -- nelinejnogo vzaimodejstviya [2], soglasno kotoroj formiruetsya posledovatel'naya sovokupnost' dinamicheski vkladivaemikh drug v druga zakonov tyagoteniya. Takaya postanovka zadachi sistemnogo sinteza primenitel'no k znamenitoj probleme tyagoteniya, osvyaschennoj 400-letnej nauchnoj traditsiej, mozhet pokazat'sya izlishne ambitsioznoj i ekstravagantnoj, no v dejstvitel'nosti eto sovsem ne tak. Kak govoril Nobelevskij laureat v oblasti fiziki R.Fejnman, "esli mi khotim, chtobi ot nauki bila kakaya-to pol'za, mi dolzhni stroit' dogadki. Chtobi nauka ne prevratilas' v prostie protokoli prodelannikh eksperimentov, mi dolzhni vidvigat' zakoni, prostirayuschiesya na esche ne izvestnie oblasti" [3]. Imenno sleduya etomu voodushevlyayuschemu prizivu velikogo fizika XX veka, avtor i popitalsya vidvinut' sinergeticheskuyu gipotezu tyagoteniya dvukh tel, vozmozhno spornuyu, chtobi na ee osnove postroit' novij sistemnij zakon tyagoteniya, otlichayuschijsya svoej dinamicheskoj prirodoj i imeyuschij ochevidnie prilozheniya, naprimer, v zadachakh upravleniya prostranstvennim dvizheniem i dr.

Otmetim, chto v poslednee vremya v Institute problem upravleniya RAN razvivaetsya sistemnij podkhod k poisku novikh zakonov i zakonomernostej v elektrodinamike, prirode i obschestve [4]. Eto oznachaet, chto problema sinteza sistemnikh zakonov tyagoteniya, vpervie rassmatrivaemaya v dannoj stat'e, lezhit v rusle ukazannogo ves'ma perspektivnogo nauchnogo napravleniya, kotoroe mozhno nazvat' sistemnoj fizikoj. Podcherknem, chto problema postroeniya sistemnikh zakonomernostej izdavna bila i ostaetsya odnoj iz samikh aktual'nejshikh problem nauki. Poetomu lyuboe prodvizhenie v napravlenii ee resheniya imeet vazhnoe obschenauchnoe znachenie.

V prikladnom plane osnovnaya tsel' rassmatrivaemoj zdes' postanovki zadachi sinteza sistemnikh zakonomernostej tyagoteniya sostoit v viyavlenii vozmozhnikh novikh klassov zakonov upravleniya dvizheniem, naprimer, kosmicheskikh letatel'nikh apparatov (KLA) s "maloj tyagoj", v tom chisle svyazannikh s zadachej ob optimal'noj evolyutsii ploskoj orbiti [5-11] i dr. Delo v tom, chto zakon tyagoteniya N'yutona opisivaet statsionarnoe dvizhenie tel v slabom gravitatsionnom pole, poetomu on ispol'zuetsya v kosmonavtike v osnovnom dlya rascheta programmnikh traektorij poleta KLA, v to vremya kak na praktike neobkhodimo esche takzhe reshat' zadachi navigatsii i optimal'noj stabilizatsii dvizheniya KLA po sootvetstvuyuschej traektorii ili orbite v usloviyakh dejstviya vneshnikh vozmuschenij. Esli udastsya sintezirovat' takogo roda estestvennie sistemnie zakoni tyagoteniya, to eto, na nash vzglyad, mozhet otkrit' novie vozmozhnosti kak v zadachakh upravleniya poletom KLA, tak i v drugikh oblastyakh kosmonavtiki, navigatsii i, voobsche, upravleniya prostranstvennim dvizheniem. Razumeetsya, chto dlya prodvizheniya v reshenii etoj vazhnoj prikladnoj problemi potrebuetsya dazhe zatronut' nekotorie kanoni n'yutonovskoj teorii tyagoteniya, v chastnosti, predpolagat', chto gravitatsionnoe pole yavlyaetsya aktivnim, a nachal'nie usloviya sistemi -- proizvol'nimi, i dr.

Chto zhe kasaetsya obschenauchnogo soderzhaniya postavlennoj vishe problemi sinteza sistemnikh zakonomernostej tyagoteniya, to ee, na nash vzglyad, opravdivaet slozhivsheesya sostoyanie v suschestvuyuschej teorii gravitatsii, osobenno v otnoshenii ee prikladnoj znachimosti dlya novikh oblastej sovremennoj tekhniki. V nastoyaschee vremya mnogie uchenie skepticheski otsenivayut eto sostoyanie. Udivitel'no, chto kritika teorii gravitatsii vozrosla v svyazi so 100-letnim yubileem spetsial'noj teorii otnositel'nosti Ejnshtejna, kotoruyu vmeste s obschej teoriej otnositel'nosti nazivayut relyativistskoj teoriej gravitatsii. Nekotorie kritiki etoj teorii, naprimer [12], dazhe schitayut, chto "poskol'ku za 100 let ni odna nauchno-issledovatel'skaya laboratoriya mira ne pristupila k eksperimental'nim rabotam po prakticheskomu issledovaniyu i upravleniyu gravitatsiej, to eto oznachaet ne chto inoe, kak otsutstvie teorii gravitatsii voobsche"!? Po-vidimomu, eto yavnij perebor, no, po men'shej mere, khorosho izvestno, chto teoriya gravitatsii kak v n'yutonovskoj, tak i ejnshtejnovskoj interpretatsiyakh, tak i ne poluchila yasnogo fizicheskogo istolkovaniya. Otsyuda neposredstvenno i sleduet poka esche nedostatochnaya prikladnaya znachimost' etoj teorii pri sozdanii novikh klassov tekhnicheskikh sistem. Ob etom pishut mnogie sovremennie uchenie.

About the author

Kolesnikov Anatolij Arkad'evich

Zasluzhennij deyatel' nauki i tekhniki RF, doktor tekhnicheskikh nauk, professor, zaveduyuschij kafedroj sinergetiki i protsessov upravleniya Yuzhnogo federal'nogo universiteta.