ТЭММ - цели и задачи

Теория эволюции материи и моделей

Уже в Средние века многие ученые люди начали понимать, что мир сложен. И что простыми формулировками античных философов этот мир не описать. Натурфилософия – размышления о природе – разделилась на отдельные области изучения. Выделились география, ботаника, медицина, алхимия, механика. Мир науки начал делиться на множество направлений и продолжает делиться до сих пор.

«Мы все учились понемногу», поэтому знаем, что химия – это не физика, а живопись – не геология. Физическая химия и химическая физика – совершенно разные науки, имеющие очень мало общего между собой. И все же где-то в глубине души каждого настоящего исследователя, как пульсар, мерцала и не гасла мысль: но ведь природа-то одна! Значит и в наших физиках-геологиях-искусствоведениях должно быть нечто общее.

Эта мысль заставляла теолога Николая Кузанского углубляться в астрономию, медика Галилея в механику, физика Фарадея – в химию. Эта мысль заставляла химика Лавуазье думать о правилах питания рабочих, а физика Нильса Бора размышлять о принципах дипломатии.

И самые смелые находили это общее. Пусть не во всем. Пусть поначалу в смежных областях. Что общего между самыми разными растениями и животными? Карл Линней нашел это общее – иерархическая структура. А Чарльз Дарвин нашел это общее в закономерном развитии живого мира. А что общего между животными и Вселенной? Оказалось, что Вселенная тоже имеет иерархическую структуру и тоже развивается! Иерархическая структура науки известна уже давно, а Томас Кун ясно показал, что и развиваются все науки по одному принципу.

Наиболее детально приципы иерархического структурирования и закономерности развития были выявлены Г.С. Альтшуллером для технических систем. Сперва это была прикладная наука ТРИЗ (Теория решения изобретательских задач). Потом она переросла в ТРТС (Теорию развития технических систем) – науку о структуре и развитии техники.

Ученики и последователи Альшуллера рассматривали и другие системы, далекие от техники: биологические, социальные, художественные, научные. Закономерности структурирования и развития уточнялись, пополнялись, но при этом оставались едиными для самых разных систем – как для природных, так и для искусственных, как для материальных, так и для нематериальных, то есть созданных творческим воображением человечества.

Изучение этих закономерностей и есть основная задача новой науки, которую мы решили назвать Теорией эволюции материи и моделей (ТЭММ).

*     *     *

Наши исследования все больше убеждают нас в том, что при изучения систем в структуре и развитии практически невозможно провести грань между материальным объектом и его мысленной моделью. На аналитическом, творческом этапе инженер, предприниматель, художник, ученый имеют дело с моделью объекта своего творчества, а не с самим материальным объектом. Поэтому и принципиальных отличий между структурами и механизмами развития материальных и нематериальных объектов (моделей) нет. Отличия есть только в доступных ресурсах для развития и источниках потенциала развития.

Сравните три примера.

Пример 1. Поверхность деревьев – отличная ниша для жизни других растений. Твердая опора, «бесплатная подача» воды и минеральных солей, обилие света для фотосинтеза... Но какие растения могут занять эту нишу?

Водоросли способны синтезировать органические вещества. Но живут они только в воде, поскольку у них нет механизмов, добывающих воду и минеральные соли из почвы.

Грибы являются прямой противоположностью – они прекрасно добывают воду и минеральные соли даже из твердых источников, но не способны ситнезировать органические вещества.

В результате объединения водорослей и грибов возник новый вид растений – лишайники, которые почти полностью заняли эту удобную нишу.

 

Пример 2. Древний Египет вел постоянные войны с южными соседями. Войны эти были малоуспешными, поскольку пешая армия с огромными обозами продовольствия продвигалась медленно и не была маневренной. А без запасов продовольствия армия вообще не может воевать.

Фараон Аменхотеп IV объединил ведение войны с заготовкой продуктов. Он вел свои войны в июле и августе, когда на полях “противника” созревал урожай.

 

Пример 3. Во второй половине 19 века Г. Нутталл заметил, что нормальная сыворотка крови уничтожает бактерий. Исследуя это явление, П. Эрлих разработал «гуморальную теорию иммунитета». Суть ее в том, что бактерий разносят белые частицы крови (гной), что и вызывает болезни. Но в сыворотке крови содержатся «антитела», которые поглощают бактерий.
В то же время И.Мечников выдвинул «клеточную теорию иммунитета». По ней бактерии уничтожаются именно белыми тельцами, а сыворотка была ни при чем.
Обе теории в равной мере подтверждались наблюдениями.  И опровергалась другими наблюдениями. А в начале 20 века А. Райт и С. Дуглас соединили теории Мечникова и Эрлиха. По их модели бактерий уничтожают белые тельца, но в присутствии антител этот процесс усиливается.

Как видим, и в живой природе, и в социальной сфере, и в сфере научных теорий присутствует один и тот же процесс – объединение, переход к би-системе. И это объединение приобретает определенную структуру. Но ресурсы, как мы уже говорили, во всех случаях разные. В первом – биологические возможности составляющих, во втором – социальные, а в третьем – объяснительные возможности.

*     *     *

Уже из проведенных исследований видно, как постепенно формируется ряд понятий, процессов и структур, общих для любых систем. Есть такие общие понятия и инструменты развития систем, которые достаточно детально разработаны в ТРИЗ и в других теориях. Например, развитие систем через преодоление противоречий, инструменты перехода в надсистему и др. Ряд законов развития, разработанные для одного класса систем, при анализе оказываются применимы для всех развивающихся систем.

Постепенно возникают и новые обобщения, которые можно было обнаружить только при изучении многих, сильно отличающихся по своей природе систем с единых позиций. Таким обобщением может стать, например, принцип «системного захвата», который наблюдается в развитии самых разных систем.

В развитии ТЭММ можно выделить две взаимосвязанные стратегии. Первая заключается в обобщении опыта теорий развития одного класса систем (техники, биологии и пр.) и выявить на их основе обобщенные закономерности развития систем. Другая стратегия строится на том, чтобы при рассмотрении эволюции различных систем в их единстве выявлять общие закономерности, которые трудно было обнаружить до этого. Выявленные обобщенные закономерности могут быть использованы для анализа теорий развития  отдельных классов систем.

*     *     *

ТЭММ, как стройной завершенной науки еще нет. Есть отдельные фрагменты, которые еще только предстоит превратить в науку. История науки знает только два пути такого превращения.

Первый путь – это путь Коперника, Кеплера, Линнея, Ньютона, Дарвина. Годы, десятки лет работы в одиночку, исследуя, уточняя, доводя теорию до стройности и законченности хотя бы в основных чертах. И только потом готовую теорию авторы решались обнародовать.

Второй путь – путь Ломоносова, Лавуазье, Фарадея, Пастера, Эйнштейна, Бора, Альтшуллера. Решение проблемы, интересная идея, доведенная до понятной формы – и тут же публикация, вынесение на обсуждение. В ходе обсуждения возникают новые проблемы, новые решения, присоединяются новые люди. Теория обретает стройность, становится реальным инструментом познания и преобразования природы.

Обратим внимание – первый путь был распространен в прошлом, а в 19 – начале 20 века он практически исчез. Второй путь появился в 18 веке но к концу 20 века занял ведущие позиции. И это не случайно. В 18 веке общество могло ждать 20 лет, пока Ньютон успокоит свою совесть доведением теории до блеска. В 19 веке приоритет Дарвина был сохранен только благодаря исключительной порядочности Хаксли, который основные, хотя и не доведенные до дарвиновской стройности, идеи эволюции за счет естественного отбора опубликовал раньше Дарвина.

Обсуждение дает еще одно преимущество. Вот еще одна тройка примеров.

Пример 4. Лавуазье считал, что при окислении неметалла должна получаться кислота. Он сжигал серу, фосфор, уголь – и действительно получал соответствующие кислоты. В это же время был открыт еще один неметалл – горючий воздух (так тогда называли водород). Но при его сжигании кислота не получалась.

Изучая это явление, Кавендиш обнаружил, что продуктом горения водорода является вода. Это серьезно изменило и дополнило теорию горения Лавуазье.

 

Пример 5. Бутлеров считал, что атомы углерода образуют «механические» цепи. Его последователь Марковников показал, что между атомами в органических цепочках существуют еще и электрические взаимодействия.

Пример 6. Макс Планк, основатель квантовой теории, после работ своих последователей – Бора, Гейзенберга, Паули, Больцмана и других – уже не узнавал свое детище, и многие из новых идей так до конца и не принял.
Возможно, Планк за годы упорной работы в одиночку мог бы пройти немалый путь к новой физике. Но его публикацию о квантованности излучения через пять лет прочитал работавший над совершенно другой темой Альберт Эйнштейн. И понял, как эту идею можно использовать для объяснения фотоэффекта. А Нильс Бор подхватил ее, думая над структурой атома. Кто знает, сколько десятков лет они решали бы эти проблемы, если бы Планк не опубликовал далеко еще не разработанную идею квантов.

Именно для такого обсуждения задуман наш сайт. Авторы выставляют на его страницы результаты своих исследований. По мере продолжения исследований будут появляться новые результаты. И любой желающий может присоединиться к обсуждению. Единственное требование – обсуждение должно быть конструктивным. Вы можете вносить свои мысли, свои примеры, результаты своих исследований. Не исключено, что они будут противоречить нашим. Это нормально, именно так и развиваются все научные модели.

Надеемся, что так же, совместными усилиями, будет развиваться и ТЭММ.

Ю.С. Мурашковский,

М.С. Рубин.

12 сентября 2006 г.