1.1. Методологический аспект исследования
Время – важнейшее свойство природы. Возникновение
первых мыслей о времени произошло, вероятно, еще до возникновения науки, первых
цивилизаций и начала истории. Представления древних о времени дошли до нас в
мифах о происхождении мира, в частности мифа о титане Кроносе
(Хроносе).
На протяжении тысячелетий о природе и свойствах времени
высказывались самые разнообразные суждения. В философии существуют два основных
подхода к трактовке этого понятия: субстанциональный и атрибутивный. Истоки
первого подхода следует искать в учении Демокрита [93],
полагавшего, что пространство и время – некая емкость, включающая все
многообразие бытия. По своему состоянию они абсолютны и неизменны. Наиболее
полно субстанциональный подход воплотился в ньютоновских
понятиях абсолютного пространства и времени. У Ньютона эти понятия не зависят
ни от материальных объектов, ни друг от друга: «Абсолютное, истинное
математическое время само по себе и по своей сущности, без всякого отношения к
чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется
длительностью»[54-56].
Истоки атрибутивного подхода следует искать у
Аристотеля [93], предполагавшего, что пространство и время - это форма упорядочения организации материи.
Без материи они лишены смысла, но имеют
объективное содержание. По Аристотелю, время и пространство обладают свойством
существовать независимо от сознания человека [76]. Мир у Аристотеля имеет в
своей основе временную структуру, он - совокупность событий, а не вещей, таким
образом, время является фундаментальным понятием. Прямо противоположно мнение Архимеда
[76], исключающего время из фундаментальных физических представлений и
отрицающего временную структуру Мира.
По предположениям Лейбница [118], пространство и время
– это определенные типы отношений между объектами, не могущие существовать
самостоятельно. Эйнштейн [125] развил концепцию Аристотеля и Лейбница в своей
теории относительности, однако он как бы «растворил» время в геометрии многомерного
пространства. Специальная теория относительности выявила зависимость
пространственных и временных характеристик объектов от скорости их движения относительно
определенной системы отсчета. Она же объединила их в единый четырехмерный
пространственно–временной континуум. А общая теория относительности выявила
зависимость метрических характеристик пространства – времени от распределения
масс, приводящих к искривлению пространства – времени.
И все же, человеческое знание со
времен Ньютона, когда в основу классической физики была положена абсолютность
пространства и времени, согласно которой ход времени неизменен в любых системах
отсчета и не зависит от того, движется система или находится в состоянии покоя,
постепенно эволюционировало от геометрии Евклида – геометрии пространства с
нулевой кривизной, до геометрии Лобачевского с отрицательной кривизной и
геометрии Римана с положительной
кривизной. И, уже опираясь на геометрии Римана и Лобачевского, Эйнштейн вводит
понятие относительного пространства и времени, то есть изменение размеров
пространства и хода времени в разных системах отсчета и в зависимости от
состояния системы (движется она или находится в состоянии покоя).
Современное понимание категорий пространства и времени
все же основано на атрибутивном подходе [33, 135], то есть пространство и время
– форма упорядочения и организации материи. Без материи они лишены смысла, но
имеют объективное содержание и существуют независимо от сознания человека.
Анализируя накопленные знания о природе и свойствах
времени, приходится констатировать, что время скалярно, совершенно пассивно.
При таком понимании времени невозможно отличить прошедшее от будущего, тем
самым невозможно различить причину и следствие, считая все в Мире уже определенным
и устоявшимся. Поэтому современная наука в большинстве случаев отвечает на
вопрос «как?», но не на вопрос «почему?», а вместо поиска способов изучения
временного аспекта материального мира направлена на создание такой ситуации в
теории, при которой особенные свойства времени игнорируются. Это значит,
современная научная картина неадекватна реальному Миру, в котором мы живем.
Заложив в основание науки многовариантное видение Мира, человечество получит
возможность выбора, являясь вполне реальной «геологической силой», о которой в
свое время говорил В.И. Вернадский [20-25].
Очевидно, следует в основу науки положить принцип
причинности. А из пространственно-временных свойств причинности
могут быть получены и физический смысл, и математическое выражение хода времени
(т.е. времени перехода причины в следствие). И вот тогда, возможно, сумев
понять сущность времени, мы сможем понять причину всех процессов во Вселенной.
Наиболее объективные представления о времени и его
свойствах дал астрофизик Козырев Н.А. У него «Время … является грандиозным
потоком, охватывающим все материальные системы Вселенной и все процессы,
происходящие в этих системах, являются источниками, питающими этот поток» [65].
Тем самым указывается на возможность существования у
времени, помимо пассивных – геометрических свойств, активных физических. В
таком случае время будет не просто четвертым измерением, дополняющим
пространство. Время, по Козыреву, физическая среда, воздействующая на вещество,
на ход процессов и связывающая между собой самые разнообразные явления. Теоретически
обосновав и подтвердив опытными данными, он выявил следующие свойства времени [61,
62, 64, 67, 68]: направленность времени, ход времени, плотность времени, холономность времени, время как носитель информации,
асимметричность времени.
Направленность
времени. Еще Лейбниц доказал, что
отличие причин от следствий равносильно отличию прошлого от будущего. А
поскольку причина предшествует следствию, время направлено от причины к
следствию и нельзя, изменив арифметизацию пространства – времени, поменять
причину и следствие местами.
Ход времени. Между причиной и следствием существует, пусть малое,
но не равное нулю временное различие (Δt), также имеется и пространственное различие (Δх). Следовательно, соотношение пространственного и
временного различий представляет собой математическое выражение хода времени (Δх/Δt=С2). При этом С2 – скорость
превращения причины в следствие.
Чем больше величина С2, тем
меньше промежуток времени, отвечающий одному и тому же интервалу пространства,
т.е. быстрее идет время. Это подтверждало вывод о существовании направленности
течения (хода) времени. Механика реального Мира, по мнению Козырева, должна
удовлетворять условиям различия причины и следствия и должна включать и
механику классическую, когда ход времени равен бесконечности, и механику
квантовую, когда ход времени равен нулю.
Ход времени вызывает пару противоположно направленных
сил, т.е. время не передает импульс, но сообщает системе дополнительную энергию
и момент вращения, причем следствие находится там, где происходит диссипация
энергии. Невозможность передачи импульса
является основным отличием
времени от силовых полей.
Плотность
времени – это свойство,
характеризующее активность времени, вносящее в систему организованность и
уменьшающее энтропию. Козыревым было отмечено, что процессы на Солнце
увеличивают плотность времени. Кроме этого, плотность времени ослабляется,
экранируется твердым веществом толщиной около сантиметра и отражается зеркалом
(в согласии с законами оптики). С помощью приборов, позволяющих «взвешивать»
потоки времени, ученый доказал, что плотность времени больше там, где идут
нестационарные процессы; с возрастанием энтропии плотность времени увеличивается.
Плотность времени можно ослаблять с помощью
специальных экранов или усиливать, «фокусируя» время с помощью параболических
зеркал (зеркал Козырева).
Холономность времени.
Поскольку время не имеет импульса, оно не распространяется, а появляется сразу
во всей Вселенной. Следовательно, исключается возможность преломления действия
времени. Холономность – это когда «все» во «всем».
Время –
носитель информации. Потерянная из-за
какого-либо процесса организованность системы передается временем другой
системе. Поскольку специальный опыт показал, что процессы, вызывающие рост
энтропии, излучают время, упорядочивая при этом структуру находящегося вблизи
вещества.
Асимметричность
времени. Отнеся ход времени к
пространству, Козырев сделал следующий вывод: время является псевдоскаляром
(т.е. меняет свой знак при переходе от правой системы координат к левой). Сделанный в свое время Луи Пастером вывод о том,
что асимметрия является основным свойством жизни, показывает, что при
определенной асимметрии организм приобретает дополнительную жизнеспособность.
Вполне возможно, жизненные процессы используют ход времени в качестве
дополнительного источника энергии, поскольку передающаяся по наследству
асимметрия организмов не может быть простой случайностью. К тому же известно, что
эволюционирование любой системы происходит самодетерминированно.
Хотя, как показывают результаты опытов, проводимых
Козыревым, организующее начало, вносимое временем, оказывает на системы очень
малое влияние, тем не менее, оно рассеяно повсюду и имеет возможность накапливаться
в организмах. Таким образом, способность организмов сохранять и накапливать
противодействие обычному ходу разрушения систем и определяет роль биосферы в
жизни Земли. Наверное, это самое главное и ценное свойство времени.
Очень тесно переплетается с мыслью
Козырева идея конструктивной роли времени Нобелевского лауреата по химии
На основе вышеизложенного, в качестве примера, можно
предположить, что Солнце в период наибольшей активности интенсивнее «излучает»
время, вызывая тем самым упорядочивание структур вещества, т.к. время несет
информацию системе.
Учитывая сезонные неудачи Козырева с опытами, можно говорить
об идее циклического времени. Да и один из первых законов природы, осознанных человеком,
именно цикличность времени. Вавилонские и египетские жрецы столетиями считавшие
полные и частичные затмения Солнца и Луны, открыли «великое повторение» – сарос
– период времени (18 лет 11 дней 8 часов), в течение которого происходят 28
лунных и 43 солнечных затмения [149].
Все элементы нашей геосистемы живут по своему времени. Причем у каждой особи
есть индивидуальное время, из этих времен слагается время (таксона) класса. Все
временные циклы укладываются во всеобъемлющий цикл гелиосистемы. Таким образом,
время системы состоит из времен компонент ее составляющих, проходящих
определенные фазы развития.
При этом ход времени у каждой компоненты материальной
системы свой, определяемый энергонасыщенностью ее в
данный момент. А это позволяет говорить о возможности существования разного
темпа хода времени для одного и того же объекта. Чем выше энергонасыщенность
компоненты, тем больше ее разрешающая способность (способность адаптироваться к
изменяющимся условиям) и тем медленнее для нее течет время. Таким образом,
проявляется интегральный ход времени системы, формирующий время-длительность
сложной системы (от малого объекта до целого района).
Время-порядок – это организованность системы или, по
определению Козырева, плотность времени, вносящая организованность в систему
[65] – периодичность смены фаз развития системы от ее зарождения до гибели.
Причем каждая фаза будет являться качественной единицей измерения времени, имеющей
различную плотность. При этом не исключено, что количественное (календарное)
время может также приобретать качественные характеристики. Плотности времен
различных компонент в системе будут воздействовать одна на другую,
переплетаясь, наслаиваясь и
проникая друг в друга.
В динамических моделях время присутствует в явном
виде. Нас интересуют изменения во времени количественных и качественных
переменных. И в то же время параметры, не изменяющиеся за период наблюдения, не
следует, по возможности, обходить вниманием,
т.к. они, безусловно, также влияют на состояние системы. Сопоставить
геометрические свойства времени (количественные переменные) и физические
активные (качественные переменные) можно на примере типичной модели жизненного
цикла системы (рис. 1).
Календарное время не всегда отражает изменения качеств
системы, происходящие на различных этапах жизненного цикла. Оно определяет
только количественные интервалы времени – продолжительность (секунда, минута,
час, день, месяц и т.д.), не учитывающие
изменения энергопотенциала системы, охарактеризовать
которые способно физическое активное время.
|
|
|
Рис.1. Типичная
модель жизненного цикла системы с учетом геометрических и физических свойств времени |
Внешние воздействия на конкретную материальную систему
(как природные, так и антропогенные) замедляют или ускоряют внутрисистемные
процессы, могут даже привести ее в крайне неустойчивое состояние и видоизменить
ее, но не смогут изменить программу развития, заложенную в нее ходом времени более
глобальной системы, куда она входит. В данном случае материальная система как
бы самодетерминирует свою эволюцию, и поэтому подчинена
своему циклу развития с определенным ходом времени и плотностью, которые могут
быть разделены на ряд фаз развития.
Чередование фаз развития системы с различным ходом
времени необходимо считать временем системы, сформированным из времен
компонентов, ее составляющих. Следовательно, каждая фаза может являться
единицей качественного измерения времени [104]. Время в данном случае будет
являться формой организации «опыта» системы, то
ускоряя, то замедляя свое течение.
Все вышесказанное чрезвычайно важно для правильного
понимания роли хода времени и его плотности в процессе внешних воздействий на
окружающую среду. Без этого невозможно объективно оценить последствия
какого-либо воздействия на ОС. При этом следует учитывать иерархию
структурированности окружающей среды и адекватную ей структурированность
времени. С каждым иерархическим уровнем системы повышается ее разрешающая
способность, поскольку, чем крупнее уровень, тем медленнее «течет» время,
соответственно продолжительнее процесс перехода причины в следствие. Действия
антропогенного характера изменяют и темп хода времени,
и плотность времени системы. При воздействии горного производства происходит
фактически уничтожение времени системы в границах локального объекта, что не
может не отражаться на более высоких иерархических уровнях. Поскольку в
проектах разработки золотоносных россыпей [112] отмечается более активное
зарастание мест отработки, в случае наличия рядом ненарушенного растительного покрова. При
отсутствии такового, возможно, в границах локальных объектов (местах отработки
россыпей) система не сможет восстановиться в прежнем виде, тогда возникает
необходимость помощи извне. Определить границы нарушенного пространства,
требующего вмешательства, также не представляется возможным без построения
работоспособной пространственно-временной модели, учитывающей системные
свойства времени при оценке состояния ОС в условиях разработки золотоносных
россыпей Бодайбинского района.
Рис. 2. Масштаб пространственных таксонов
с соответствующим ходом времени
Схематичная модель структурно-организованной системы
ОС в исследуемом районе будет выглядеть следующим образом. Отдельные дискретно
рассредоточенные в пространстве объекты горнодобывающих предприятий, где
степень техногенного воздействия на ОС будет максимальной, можно объединить в
таксоны следующего масштабного уровня, где средняя степень воздействия
техногенных факторов будет меньше, чем в предыдущем случае. Нетрудно
представить, что последовательное выделение еще более крупных таксонов,
объединяющих места техногенного воздействия на ОС, будет плавно снижать
удельную величину воздействия и, в конечном счете, на каком-то масштабном
уровне средняя степень техногенного воздействия станет ничтожной, т.е. близкой
к нулю.
Зная, что самый высокий уровень удельной энергии
воздействия на ОС имеют локальные объекты, и далее он постепенно снижается в
условном варианте, можно получить следующую кривую изменения удельной энергии
воздействия на ОС в зависимости от масштаба таксона, как объекта ОС (рис. 2).
Учитывая, что основной вклад в устойчивость системы
вносят живые компоненты [115] (а именно они подвергаются самой высокой степени
воздействия при производстве горных работ), самым чувствительным компонентом
системы будем полагать растительный покров. Приняв энергетический потенциал устойчивого
состояния последнего за 5 у.е.,
на графике находим порог устойчивости системы, подразумевающей качественное
изменение ее состояния (см. рис. 2).
Как уже было замечено ранее, воздействие
горнодобывающего производства ведет к снижению энергетического потенциала
системы в целом и даже к разрушению структуры системы на локальных объектах.
Последнее значит, что на мелких объектах система перестанет существовать в
прежнем качестве. Возможно, она восстановится, но для этого ей понадобится
очень значительный временной интервал.
Таким образом, можно предположить, что воздействие на
уровне провинции и района не превышает порога устойчивости; на уровне куста
система находится в переходном периоде; и на уровне локального объекта и ветви
объектов система теряет устойчивость, поскольку именно здесь происходят
качественные изменения в структуре системы.
Следовательно, критерием устойчивости будет считаться
стабильность элемента системы, обеспечивающего ее устойчивость без
качественного изменения среды. Для выявления такового потребуется детальный
анализ окружающей среды как системы, изначально в естественных условиях, а
затем под антропогенным влиянием.
