Сутнісні начала природи, або чого навчає вчення про Трійцю. 7 страница

84

повинні установитися параметри зовнішнього середовища. Іна­кше кажучи, які умови зовнішнього середовища можуть вва­жатися для системи комфортними.

Примітка _____________________________________________________

Для людини, у якої за довгі роки еволюції виробився оптимальний темпера­турний режим тіла на рівні 36,6 °С, небайдуже, у якому кліматі їй доведеться жити. У північних народів, що живуть більшу частину року при мінусовій температурі, практично вся одержана енергія іде на виживання, тобто на підтримання гомеостазу. На інше просто не вистачає ані сил, ані часу. Значна частина енергії витрачається саме на компенсацію температурної різниці між умовами зовнішнього середовища і необхідною температурою тіла. Щось подібне відбувається також у людей, які постійно живуть у надто жаркому кліматі. Там енергія витрачається на подолання плюсового інтервалу між оптимальним і реально існуючим значенням температури середовища. При­родно, працюють інші фізіологічні механізми, що відповідають за реалізацію процесів негативного зворотного зв'язку.

Зайве нагадувати, що існують верхні і нижні межі фізико-хімічних параметрів середовища, які можуть виявитися крити­чними для існування відкритих стаціонарних систем будь-яко­го типу. Виходить, щоб система існувала, параметри середови­ща не повинні коливатися в широких межах. До певної міри звуження параметрів середовища надає системі можливість за­ощаджувати вільну енергію на підлаштування до змін середо­вища для підтримання гомеостазу (реалізація механізмів нега­тивного зворотного зв'язку)... Але тільки до певної міри.

Замислимося тепер над тим, що відбудеться, якщо парамет­ри середовища протягом тривалого часу залишатимуться стабі­льними, причому наближеними до найбільш сприятливих зна­чень стосовно підтримання гомеостазу.

По-перше, це небезпечно для самої системи. У природі все розвивається і підтримується відповідно до принципу доціль­ності. Загартування - це і є штучне розширення меж сприятли­вих умов середовища з метою тренування адаптаційних механі­змів людини на випадок виникнення екстремальних умов. Якщо система довгий час існує в стабільних і при цьому ідеальних умовах середовища, поступово відпадає і необхідність у здат­ності до реалізації механізмів негативного зворотного зв'язку, тобто тих, які забезпечують пристосування до мінливих умов середовища. Можуть деградувати і навіть відмирати цілі

підсистеми (органи), що відповідають за цю функцію. Немає змін - немає необхідності в адаптації до них. У подібних умовах система починає швидко втрачати свої адаптаційні здібності («до гарного звикаєш швидко»). Втрачаються навички, атрофують­ся непрацюючі підсистеми (органи).

Примітка __________________________________________________

У племенах, що жили в надмірно комфортному і стабільному кліматі (на­приклад, поблизу екватору) час начебто зупинився. Навіщо чогось прагнути, коли і так усе чудово. Не потрібні ні одяг, ні житло, які б захищали від холоду і негоди. Та й харчі буквально під рукою - на сусідній пальмі. «Навіщо нам вирощувати рослини, коли у світі так багато горіхів манго?» - відповіли одно­го разу бушмени на питання про причину відсутності в них землеробства.

Лікарі полюбляють говорити, що у машини зношуються ті частини, що працюють, а в людини - ті, що не працюють. Ще швидше процес «забування поганого» відбувається за біфурка-ційних форм розвитку (при зміні поколінь). Невблаганний при­родний добір з його критерієм мінімуму дисипації (втрат) енергії незабаром «винищить» ті одиниці систем, які зберігатимуть не­потрібні навички і механізми з незатребуваними функціями. І тільки рудиментарні залишки підсистем (органів) будуть зберіга­ти пам'ять про колишню необхідність боротьби із суворими умо­вами середовища. Замість здійснення відбору тих, що мають зда­тність пристосовуватися, природа відбиратиме й тиражуватиме найбільш пристосованих. А це далеко не одне й те саме...

Так, у сприятливих умовах середовища система одержує іде­альні можливості для своєї експансії в середовище - відбуваєть­ся швидке завоювання життєвого простору. Але разом з тим вузькі межі коливання параметрів середовища, що створюють ідеальні умови для системи, закладають «міну вповільненої дії», яка може вибухнути в майбутньому, якщо параметри середови­ща хоча б трохи відхиляться вбік від сприятливого оптимуму. Протидіяти такій зміні параметрів система вже не зможе. Для цього в неї не буде ні необхідного інструментарію (утрачених підсистем і навичок реалізації механізмів негативного зворот­ного зв'язку), ні необхідного запасу «вільної енергії» (незатре-буваного протягом такого тривалого періоду часу). До речі, ба­гато вчених саме цим пояснюють зникнення динозаврів - вони були занадто пристосованими до існуючих на Землі природних

умов. Навіть незначна зміна клімату стала фатальною - у біоло­гічних видів не вистачило адаптаційного ресурсу пристосувати­ся до нових умов існування.

А що ж відбуватиметься, якщо ніякого катаклізму, що змі­нив би умови середовища, не станеться? Тоді не станеться і ні­яких змін у самій системі. Безумовно, за винятком тих, на які система приречена, будучи створена Природою як відкрита ста­ціонарна система. Це означає, що система змушена щомомент-но відтворювати себе в просторі (прокачуючи через себе потоки речовини, енергії та інформації) і в часі (формуючи своє біфур-каційне продовження у формі потомства). Під відсутністю змін маються на увазі зміни, які ведуть до розвитку системи як виду. Саме подібна відносна незмінність характерна ось уже мільярди років для термітів, які пережили динозаврів і яким вдалося «законсервувати» своє зовнішнє середовище.

Таким чином, значне звуження параметрів середовища ста­вить під загрозу здійснення системою функцій, що забезпечу­ють життя. Вони, як ми вже говорили, потребують певної різ­ниці потенціалів. Отже, це по-перше. По-друге, умови середо­вища не тільки мають бути сприятливими для існування сис­тем, вони повинні провокувати в системі прогресивні спрямо­вані зміни, які є рушійною силою розвитку систем.

Усе зазначене дозволяє сформулювати чотири життєво важ­ливі передумови розвитку, пов'язані з умовами зовнішнього середовища.

Перша - межі параметрів середовища не повинні бути надто широкими (інакше системі може не вистачати запасу вільної енергії для здійснення механізмів негативного зворотного зв'язку).

Друга - межі параметрів не повинні бути надто вузькими (під­тримання гомеостазу будь-якої системи можливе тільки за наяв­ності різниці, насамперед, різниці енергетичних потенціалів).

Третя - межі зміни параметрів середовища мають бути на­ближені до оптимальних для існування даного типу систем умов.

Примітка

Зокрема, для існування живих систем (які Природа чомусь зволила створити у Всесвіті) температура середовища повинна дозволяти перебування речо­вини як мінімум у трьох агрегатних станах: твердому, рідкому і газоподібно­му. Це неможливо у відкритому космосі за температури близької до абсо­лютного нуля, але неможливо і на Сонці при екстремально високих

температурах. Те саме можна сказати і про інші фізичні параметри (тиск, електромагнітну зарядженість, радіацію і т.ін.)

І нарешті, четверте — параметри середовища повинні змі­нюватися (коливатися) таким чином, щоб це змушувало систе­му виходити зі стану рівноваги (застою), забезпечуючи переду­мови розвитку. Саме зазначені чотири види передумов волею долі (чи Творця) виникли на Землі.

Комунікація - найважливіша умова синергії. Ще раз під­креслимо, що вирішення завдань синергетичної взаємодії про­довжує низку вже зазначених вище проблем, випливаючи з них і їх доповнюючи. Зокрема, ефект синергії потребує певної різ­ниці потенціалів. Тільки так можуть об'єднуватися в систему окремі блоки (підсистеми). Далі необхідно, щоб ці підсистеми функціонально відрізнялися, а це передбачає їх інформаційне різноманіття. Синергетичні зв'язки можуть виникати тільки на основі взаємодоповнюваності і взаємозалежності окремих час­тин. І нарешті, необхідний матеріальний носій інформації, який забезпечує комунікаційні зв'язки між підсистемами. Безумов­но, даний носій (матеріальна субстанція) повинен мати певні властивості. Серед найважливіших із них - універсальність (це має бути субстанція, характерна для всіх без винятку компоне­нтів системи, яка, можливо, входить до їх складу, як входить вода в усі живі організми), всепроникність, здатність записува­ти і переносити інформацію тощо. Мабуть, не випадково для екосистем, сформованих живими організмами, таким ключо­вим агентом є вода: вона є базовим компонентом формування всіх організмів, а тому універсальним для них. Вода забезпечує всі рециркуляційні процеси в біосфері і, нарешті, є ключовим носієм інформації. На клітинному рівні подібним засобом є малі струми (а отже, електрони). На атомарному рівні - інші елеме­нтарні частинки.

Різноманіття природи як її ключова властивість і переду­мова розвитку. Світ вражає своїм різноманіттям. Це тією чи іншою мірою визнають усі. При цьому нас чомусь рідко дивує той факт, що ця нескінченна багатоваріантність предметів і явищ створена природою, по суті, за допомогою стандартного набору механізмів і форм.

**

Аргументи вчених

• Н.В. Косінов, В.І. Гарбарук, Г.В. Сидоренко: «Природа є дуже економ­ною у виборі методів побудови і будівельного матеріалу. Вона викорис­товує універсальні методи і єдиний будівельний матеріал, повторюючись на кожному новому рівні. Дійсно, Природа «не розкошує у своєму різ­номанітті». І сьогодні не втратили свого значення слова Ломоносова: «натура тим більш усього дивовижна, що з малої кількості причин виро­бляє нескінченну безліч властивостей, змін і явищ» (Косинов и др., 2002).

• Ю.С. Владимиров, д.ф.-м.н.: «Виявляється, і нейтрино, і електрони, і баріони описуються дуже подібним чином... Один стовпець занулили - і ви не баріон будете мати, а лептон чи електрон, припустімо. Два стовпці занулите — у вас буде нейтрино. А всі формули, якими описуються вза­ємодії між частинками, ті самі. Просто ви проводите специфікацію, і виходять ті вирази, що відповідають лагранжїанам у стандартній теорії» (Програма Гордона, НТВ, тема: «Фізика і метафізика», 16.04.2003).

І застиглий світ мінералів, і чарівлива пишнота кольорів і форм флори, і нескінченно динамічна фауна створені з тих са­мих частинок, атомів, молекул.

Факти публікацій

«Достатньо озирнутися довкола, щоб усвідомити, наскільки різноманітні форми видимої" матерії. Проте всі матеріальні тіла складаються всього лише з однієї сотні хімічних елементів. Ті, у свою чергу, - зі «стандартного набо­ру» у вигляді протона, нейтрона й електрона. Від елемента до елемента змінюється тільки кількість цих трьох складових. Зокрема, змінивши всього лише кількість протонів у свинці, можна одержати золото. Яка елегантність конструкції' матерїі - за все різноманіття її будови відповідають лише три складові.

Втім, не все так просто. Насправді Всесвіт (нехай навіть найбільш спро­щений) пише з трьох компонентів (і навіть Із тридцяти трьох) не створиш. Простої наявності зазначених складових аж ніяк не досить - потрібні їхні активні характеристики і властивості. Адже всю потенційну розмаїтість потрі­бно із самого початку закласти в ці елементарні компоненти. Наприклад, електрон і протон повинні бути протилежно заряджені, щоб мати здатність до притягання. У той же час протони повинні також притягатися один до одного, але вже з іншої причини. Ці сили діють на малих відстанях, превалю­ючи над електростатичним відштовхуванням. І частинки демонструють саме потрібні властивості. Словом, поводяться, як живі.

Далі. Недостатньо, щоб електрони просто «оберталися» навколо ядра -необхідно, щоб вони рухалися по орбітах складної конфігурації, причому точно за визначеними правилами. І лише в тому випадку, якщо азот виявить валентність від ПІ до V, а два атоми кисню зв'яжуться з атомом водню саме під взаємним кутом 105", вісімнадцятипротонна конструкція стане інертним

аргоном, а дев'ятнадцятипротонна - уже лужним калієм. Хто «пояснив» електрону такі складні правила, і яким чином він їх «пам'ятає»?

Але ж три згадані елементарні частинки, виявляється, не є найелемента­рнішими. Протон, як вважають, сам складається з часток-кварків, а скріплю­ються кварки між собою шляхом постійного обміну ще меншими частинка­ми — глюонами. І кожна така частинка теж «знає» свої правила і безпомилко­во виявляє свої здібності.

Але і це ще не все. Елементарні частинки примудряються демонструва­ти парадоксальні властивості - і корпускули (тобто дискретної частинки), і хвилі. Це стало відомо, коли Альберт Ейнштейн у 1921 році висловив геніаль­не припущення, підтверджене згодом. Виявляється, світлова хвиля має імпульс, а отже масу, і, отже, поводиться як частинка. А Луї Де Бройль у 1923 році на цій підставі не менш геніально передбачив, що частинка під назвою елек­трон може поводитися, як хвиля. Було доведено, що не тільки електрон, а всі елементи матерії атомарного рівня є хвилями (тобто виявляють корпуску­лярно-хвильовий дуалізм). Більш того, хвильова природа властива взагалі будь-яким матеріальним тілам і виражається тим сильніше, чим менший імпульс (добуток маси на швидкість). Але, якщо всі макротіла складаються з елеме­нтарних частинок, а ті — хвилі, то тоді чим є тіла?..

Рівень складності матерії фантастичний! Замислюючись над фізичними процесами у твердому тілі, іноді віриш, що це більш віртуальна, ніж «реаль­на» реальність (Рудий, 2003).

Мабуть, ще дивовижніше дізнатися, що всі творіння приро­ди: від невидимих частинок до гігантських сузір'їв - створені з єдиного будівельного матеріалу - потенції природи до руху.

Сучасні відкриття і гіпотези стосовно можливості існування фізичного вакууму (польової матерії, континууму) (Рудий, 2003; Косинов и др., 2003), який ще Ньютон називав ефіром, набли­жають нас до усвідомлення цієї ідеї. Якщо першооснова матері­ального світу складається з певної польової субстанції (а поле — це здатність реалізовувати нескінченну кількість ступенів сво­боди, тобто руху), то частинки виявляються певними «згортка­ми», «вузликами» цього поля.

Ще більш екзотичним є припущення письменника (у минуло­му фізика) Михайла Анчарова - автора, зокрема, роману «Сам­шитовий ліс»: світ складається з більш тонкої матерії - часу; будь-які матеріальні об'єкти - це «вихори» в ріці часу (Анчаров, 1986).

Думка, що першоосновою світу є споконвічна потенція при­роди до руху, міститься також у характеристиці властивостей Іпостасей Божественної Трійці (Христианство, т. З, 1995). Бог-Отець є первинна лотенція творіння світу. Він не енергія, але причина її виникнення.

Розділ 4

Механізми стійкості систем

4.1. Зміст і функції системи

Зміст системи. Як уже зазначалося в попередніх розділах, мож­ливість існування систем, що самоорганізуються, ґрунтується на їх здатності підтримувати динамічну відносну постійність складу і властивостей системи (гомеостаз). Вона потрібна для підтримання необхідної різниці потенціалів: по-перше, між си­стемою і зовнішнім середовищем; по-друге, між окремими час­тинами системи. Саме завдяки цій здатності відкриті системи, що самоорганізуються, дістали назву стаціонарних. Замислимо­ся тепер над тими чинниками, які забезпечують системі стан її гомеостазу та здійснення інших функцій.

Будь-яка система має матеріально-інформаційну природу, формуючись в єдності матеріальної та інформаційної основ.

Матеріальна основа - це сукупність об'єднаних в системне ціле матеріальних елементів, що дозволяють здійснювати ком­плекс функцій, необхідних для існування і розвитку системи. Основне призначення матеріальної основи силове, тобто вико­нання роботи для здійснення метаболізму (речовинно-енергети-чно-інформаційного обміну).

Подробиці ________________________________________________

На рівні біологічного організму тварин матеріальну основу можуть складати: скелет, тканини, рідини організму, шкірний покрив, ін.

На рівні виробничого підприємства — це матеріальні активи підприємства, тобто основні і оборотні засоби (будівлі, споруди, передавальні пристрої, си­пові установки, технопогічне устаткування, інструмент, сировина і матеріали тощо). Крім того, функції матеріальної основи виконують трудові чинники, які, як ми переконаємося далі, одночасно є і носіями інформаційної основи.

Інформаційна основа - це нематеріальна сутність, що пов'я­зує в системне ціле матеріальні елементи системи і забезпечує в просторі та часі впорядкованість системи (включаючи її стій­кість і адекватну мінливість). Основне призначення інформа­ційної основи - управління процесами роботи, що виконується системою для здійснення метаболізму.

Подробиці

На рівні біологічного організму тварин інформаційну основу складають: ге­нетичний код; система взаємозв'язку окремих органів; рефлекси, що реалі­зуються нервовою системою; безумовні та умовні інстинкти, які визначають поведінку тварин, ін.

На рівні виробничого підприємства: статут підприємства; нематеріальні активи (права майнової та інтелектуальної власності, імідж фірми, товарні зна­ки, ін.); технологічні схеми; ноу-хау; бази даних; взаємозв'язки між окремими ланками підприємства; економічні відносини всередині і за межами фірми; знання і навички працівників; правова основа; традиції і звички людей і т.ін.

Інформаційна основа забезпечується функціонуванням ком­плексу матеріальних і нематеріальних засобів збору, обробки, передачі, фіксації і відтворення інформації. Інформаційна осно­ва реалізує три найважливіші групи функцій: а) формує пам'ять системи та її підсистем; б) проводить збір, обробку і аналіз пер­винної інформації; в) здійснює виробництво нової інформації.

Інформаційна основа може функціонувати лише в єдності з матеріальними засобами (матеріальною основою), які забезпе­чують функції виконання необхідної роботи зі збору та переро­бки інформації.

Таким чином, метаболізм — це не тільки обмін речовиною та енергією, але й обмін інформацією. Він необхідний такою ж мірою, як і обмін матеріальними субстанціями. Інформаційний обмін відбувається як між системою і зовнішнім середовищем, так і між різними елементами (підсистемами) системи. Останні неначе «переговорюються» між собою. Подібні інформаційні контакти можливі лише за умови, по-перше, наявності в підси­стем певної пам'яті (тобто здатності фіксувати і відтворювати інформацію), а по-друге, використанні ними певного інформа­ційного коду, тобто своєрідної «мови», яка є «зрозумілою» для всіх елементів системи.

Без подібного «спілкування» окремих частин системи були б неможливі ані феномен відкритості з властивими йому функ-

ціями метаболізму, ані феномен стаціонарності з властивими йому функціями підтримання гомеостазу. Отже, не існувало б і саме явище функціонування відкритих стаціонарних систем з їхніми властивостями самоорганізації і саморозвитку.

Подібний інформаційний обмін неодмінно має існувати між окремими частинками в атомі, між окремими атомами в мо­лекулі, між окремими молекулами в клітині, між окремими клітинами в організмі. І взагалі між окремими компонента­ми будь-якої цілісної множини, що називається системою: чи то екосистема, людське суспільство, сонячна система або га­лактика.

Будь-яка матеріальна система настільки ж інформаційна, наскільки і матеріальна.

У ході еволюції природи змінюється і співвідношення між матеріальною та інформаційною складовими обміну, а відповід­но, і між матеріальною та інформаційною основами. Є підстави вважати, що ці зміни відбуваються на користь інформаційної складової. Особливо це стає помітним на прикладі розвитку людської сутності і пов'язаних з нею суспільних відносин.

Примітка

Зі становленням інформаційної економіки все більшу питому вагу в забез­печенні функцій економічних систем набирає інформаційна основа. На ба­гатьох підприємствах, що реалізують інформаційні послуги і виробляють інформаційні види продукції (посередницькі фірми, підприємства з вироб­ництва програмного продукту, ін.), саме нематеріальні активи складають основу виробничого капіталу. Зокрема, в комп'ютерній «імперії» Біпла Гейтса на частку нематеріальних активів припадає більше 90% оціненого капіталу компанії.

Діяльність, яку здійснює система, умовно можна розділити на два види: роботу внутрішнього обміну і роботу зовнішнього обміну.

Основне завдання внутрішнього обміну полягає у вилученні вільної енергії (або негативної ентропії) з речовинно-енергетич-но-інформаційних потоків, що імпортуються системою із зовні­шнього середовища. Основним завданням зовнішнього обміну є здійснення процесів метаболізму із зовнішнім середовищем.

93

Функції системи. Для виконання зазначених завдань систе­ма повинна здійснювати комплекс взаємозв'язаних функцій, головними з яких є:

• збір, зберігання і відтворення інформації;

• утримання просторового взаємозв'язку (тобто структури) окремих складових (підсистем) системи;

• підтримання в часі порядку процесів, що відбуваються в системі, зокрема, синхронізація діяльності окремих ланок;

• здійснення процесів трансформації речовинно-енергетично-інформаційних потоків (далі - потоків) з метою вилучення вільної енергії;

• транспортування зазначених потоків всередині системи;

• відновлення (репродукція) функціональних підсистем, що втрачають свої властивості в результаті «спрацювання» або під дією проникаючих з потоками в систему шкідливих аге­нтів (тобто йдеться про своєрідний «капітальний і поточний ремонт» компонентів системи);

• вилучення із зовнішнього середовища речовин, енергії та інформації («негативна ентропія»);

• видалення в зовнішнє середовище відходів діяльності систе­ми («позитивна ентропія»);

• захист системи від негативної дії зовнішнього середовища;

• корегування (підлаштування) діяльності окремих підсистем залежно від параметрів потоків, що потрапляють в систему і циркулюють у ній; таке підлаштування, зокрема, необхідне при відхиленні параметрів потоків від оптимальних значень, а крім того, при зміні властивостей самої системи (напри­клад, її тимчасового розрегулювання).

Чим ефективніше виконується кожна із зазначених функ­цій, тим ефективніша діяльність усієї системи, тим вища мож­ливість накопичення системою «вільної енергії». Ефективність у даному випадку може бути визначена співвідношенням кіль­кості енергії, корисно використаної безпосередньо на реаліза­цію даної функції, і загальними витратами енергії. Це і є своє­рідний ККД. У свою чергу, ефективність системи і її підсистем буде тим вища, чим нижчими будуть втрати (дисипація) енергії. У даному випадку узагальнююче поняття «енергії» передбачає всі види використовуваних системою матеріальних, енергетич­них та інформаційних ресурсів.

Зазначені функції реалізуються на основі діяльності відпові­дних підсистем. Кожна підсистема формується з матеріальної та інформаційної основ. У кожній підсистемі можна виділити три ключові функціональні блоки, які умовно можна назвати:

1) робочий;

2) репродуктивний;

3) корегуючий.

Робочий блок пов'язаний із здійсненням функцій просторо­во-часового управління потоками та їх трансформацією з метою вилучення вільної енергії. Фактично цей блок реалізує основну мету функціонування системи.

Робочий блок виконує надзвичайно важливу роль у забезпе­ченні ефективності діяльності системи, визначаючи склад і зміст двох інших блоків. Це добре видно на прикладі економічних систем. Недосконалі технології обумовлюють величезні витрати на виробництво одиниці продукції і постійно високі витрати на ремонт засобів виробництва, а також нескінченне «латання дір» з метою доведення технологічного режиму до стандартного рів­ня. І навпаки, відлагоджена технологія забезпечує низькі виро­бничі витрати, мінімальні витрати на поточний ремонт (не ка­жучи вже про капітальний ремонт) і практично не виходить за межі «коридору» регламентних умов.

Репродуктивний блок - це матеріально-інформаційні засо­би, що відповідають за репродуктивні функції відповідної під­системи, тобто, по суті, за відтворення «робочого блоку». Часто дуже важко розмежувати згадані два блоки, тим більше, що розміщуються вони в єдиному «тілі» системи і нерідко в тих самих органах. Та все ж це два різні елементи, що виконують різні функції. Хоча часто процес репродукції (особливо в живих організмах) виглядає як процес самовідтворення клітин, зазна­чені два види діяльності звичайно управляються з різних «пуль­тів». Зокрема, за репродуктивні функції клітин організму від­повідають окремі органели.

Блок корегування призначений для управління станом (ре­жимом) системи. Фактично він виконує оперативні диспетчерські функції. Річ у тім, що основні підсистеми здатні ефективно функціонувати в дуже вузьких інтервалах оптимальних значень. Будь-яке відхилення від даних значень потребує компенсацій­ної діяльності, яка називається механізмами зворотного зв'язку.

Від діяльності блоку корегування залежать умови стійкості си­стеми, а часто і взагалі її цілісності та існування.

Як правило, зазначені відхилення в режимі функціонуван­ня системи пов'язані зі змінами умов зовнішнього середовища.

Наприклад, можуть істотно змінюватися температура, тиск, електромагнітна зарядженість, речовинний склад тощо. Ця мін­ливість не підвладна системі. Усунути її система не може. В усякому разі, в адекватно короткі періоди часу, тобто настільки швидко, щоб це полегшило стан системи. (Пізніше ми переко­наємося, що система намагається робити і це.) Отже, вона пови­нна змінюватися сама. Але вона не може миттєво змінювати і основні параметри свого гомеостазу, своєї динамічної рівнова­ги. Адже система пристосувалася існувати саме при даному ді­апазоні різниць енергетичних потенціалів (наприклад, темпера­турі тіла, кров'яному тиску). Саме цей діапазон забезпечує ос­новні життєві параметри існування системи.

Примітка

Зауважимо тут, що система дійсно не може варіювати (в істотних межах) параметри існуючого гомеостазу. Але вона може за певних обставин повні­стю змінити рівень самого гомеостазу, підвищивши або знизивши його.

Цю проблему природа вирішила з властивою їй геніальніс­тю, створивши механізми зворотного зв'язку.

4.2. Механізми зворотного зв'язку

Зворотним зв'язком називається зворотний вплив системи у відповідь на вплив зовнішній. Наприклад, своєю поведінкою система може впливати на чинник, який діє на неї з боку зов­нішнього середовища, зокрема, гасити або, навпаки, підсилю­вати його.

Цим чинником може бути механічна, адіабатична (теплова), електромагнітна, хімічна та інші види дії.

Розрізняють негативний зворотний зв'язок^ коли своєю поведінкою система послаблює дію чинника, і позитивний зворотний зв'язок, коли своєю поведінкою система підсилює його.

96

Примітка __________________________________________________

У першому наближенні різницю між механізмами негативного і позитивного зворотного зв'язку можна продемонструвати на кількох прикладах.

Людину сильно штовхнули і вона починає втрачати рівновагу. У неї два варіанти поведінки. Перший — спробувати утриматися на ногах. Щоб встояти, їй потрібно відхилитися в бік, зворотний напряму парення. Це і є механізм негативного зворотного зв'язку. Якщо падаюча людина встигне компенсу­вати кут нахилу від падіння, вона встоїть. Якщо ні - впаде з більшою імовір­ністю одержання травм, оскільки вся енергія і увага йде на те, щоб встояти, а не на те, щоб контролювати падіння. Другий варіант поведінки - не нама­гатися втриматися, а самому впасти так, щоб шкода від падіння була мініма­льною, наприклад, згрупуватися. Подібній техніці падіння звичайно навчають спортсменів. У даному випадку діє механізм позитивного зворотного зв'яз­ку — бо людина реагує в тому ж напрямі, у якому на неї впливає зовнішнє середовище (сила поштовху).

Інший приклад зі світу техніки. Відомо, що при перевантаженнях технічні системи руйнуються. Як уникнути цього? Можливі дві стратегії. Одна розрахо­вана на застосування механізму негативного зворотного зв'язку - це зміцнен­ня конструкції. Підвищення порогу міцності дозволить компенсувати наванта­ження на систему зворотною реакцією конструкції. Правда, це допомагатиме лише до того часу, поки навантаження не вийде за вказаний поріг міцності. Далі система все одно руйнуватиметься. Інша стратегія ґрунтується на засто­суванні механізму позитивного зворотного зв'язку. Якщо виникне переванта­ження, то нехай система руйнується, але не вся. Раніше має зруйнуватися вузол, який дасть можливість врятувати всю систему або найцінніші з ЇЇ вузлів. На цьому принципі побудована робота запобіжників в епектротехніці. Щось подібне відбувається у військовій авіації. При аварії пітак починає розсипатися сам, але так, щоб з нього встигла катапультуватися кабіна з пілотом.

Спробуємо тепер уважніше поглянути на механізми негати­вного зворотного зв'язку.

При негативному зворотному зв'язку для компенсації змін впливу зовнішнього середовища включаються допоміжні меха­нізми системи, що діють у напрямку, зворотному напряму дії середовища. Саме тому вони називаються механізмами негатив­ного зворотного зв'язку. З їх проявом нам доводиться стикати­ся щодня.

Механізм негативного зворотного зв'язку забезпечує під­тримання існуючого гомеостазу.

Подробиш _________________________________________________