Самоорганізація та інформаційні процеси у підземній гідросфері
Досліджено сучасний зміст поняття “інформація”. Показано, що самоорганізація речовини та енергії відбувається завдяки конструктивній ролі інформації, а не ентропії, і не у відповідності з другим началом термодинаміки, а згідно з узагальненим синергетичним принципом. Під час процесу самоорганізації р...
Gespeichert in:
| Datum: | 2009 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України
2009
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/28391 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Самоорганізація та інформаційні процеси у підземній гідросфері / А.О. Васильченко // Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики: Зб. наук. пр. — 2009. — С. 209-222. — Бібліогр.: 30 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-28391 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-283912011-11-11T12:17:29Z Самоорганізація та інформаційні процеси у підземній гідросфері Васильченко, А.О. Моніторинг геологічного середовища та небезпечних природно-техногенних процесів Досліджено сучасний зміст поняття “інформація”. Показано, що самоорганізація речовини та енергії відбувається завдяки конструктивній ролі інформації, а не ентропії, і не у відповідності з другим началом термодинаміки, а згідно з узагальненим синергетичним принципом. Під час процесу самоорганізації речовини та енергії у підземній гідросфері когерентний (кооперативний) рух сиботаксичних груп з хаотичного теплового формує ентропоосмос, який є властивістю структурних елементів рідини довільно рухатись проти градієнту структурної організованості. 2009 Article Самоорганізація та інформаційні процеси у підземній гідросфері / А.О. Васильченко // Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики: Зб. наук. пр. — 2009. — С. 209-222. — Бібліогр.: 30 назв. — укр. XXXX-0017 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/28391 552.2+551.251+550.41 uk Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Моніторинг геологічного середовища та небезпечних природно-техногенних процесів Моніторинг геологічного середовища та небезпечних природно-техногенних процесів |
| spellingShingle |
Моніторинг геологічного середовища та небезпечних природно-техногенних процесів Моніторинг геологічного середовища та небезпечних природно-техногенних процесів Васильченко, А.О. Самоорганізація та інформаційні процеси у підземній гідросфері |
| description |
Досліджено сучасний зміст поняття “інформація”. Показано, що самоорганізація речовини та енергії відбувається завдяки конструктивній ролі інформації, а не ентропії, і не у відповідності з другим началом термодинаміки, а згідно з узагальненим синергетичним принципом. Під час процесу самоорганізації речовини та енергії у підземній гідросфері когерентний (кооперативний) рух сиботаксичних груп з хаотичного теплового формує ентропоосмос, який є властивістю структурних елементів рідини довільно рухатись проти градієнту структурної організованості. |
| format |
Article |
| author |
Васильченко, А.О. |
| author_facet |
Васильченко, А.О. |
| author_sort |
Васильченко, А.О. |
| title |
Самоорганізація та інформаційні процеси у підземній гідросфері |
| title_short |
Самоорганізація та інформаційні процеси у підземній гідросфері |
| title_full |
Самоорганізація та інформаційні процеси у підземній гідросфері |
| title_fullStr |
Самоорганізація та інформаційні процеси у підземній гідросфері |
| title_full_unstemmed |
Самоорганізація та інформаційні процеси у підземній гідросфері |
| title_sort |
самоорганізація та інформаційні процеси у підземній гідросфері |
| publisher |
Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України |
| publishDate |
2009 |
| topic_facet |
Моніторинг геологічного середовища та небезпечних природно-техногенних процесів |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/28391 |
| citation_txt |
Самоорганізація та інформаційні процеси у підземній гідросфері / А.О. Васильченко // Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики: Зб. наук. пр. — 2009. — С. 209-222. — Бібліогр.: 30 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT vasilʹčenkoao samoorganízacíâtaínformacíjníprocesiupídzemníjgídrosferí |
| first_indexed |
2025-07-03T08:28:12Z |
| last_indexed |
2025-07-03T08:28:12Z |
| _version_ |
1836613676457525248 |
| fulltext |
209
© À.Î. Âàñèëü÷åíêî, 2009
ÓÄÊ 552.2+551.251+550.41
Óêðà¿íñüêèé íàóêîâî-äîñë³äíèé ³íñòèòóò ïðèðîäíèõ ãàç³â,
ì. Õàðê³â
ÑÀÌÎÎÐÃÀͲÇÀÖ²ß ÒÀ ²ÍÔÎÐÌÀÖ²ÉͲ
ÏÐÎÖÅÑÈ Ó Ï²ÄÇÅÌÍ²É Ã²ÄÐÎÑÔÅв
Розпочався восьмий рік ХХІ століття. Минуле, ХХ століття, науковці
та журналісти охрестили ядерним. Нове століття ще до його початку оха-
рактеризували як інформаційне. Це пояснюється не тільки бурхливою
комп’ютеризацією розвинутих країн і країн, що розвиваються, виникнен-
ням високоінтелектуальних технологій, але й пошуком і дослідженням
інформаційних процесів у всіх галузях знань. Геологія не стоїть осторонь
цього глобального процесу.
У кожній окремій науці пошук прояву інформаційних процесів почи-
нається з усвідомлення і визначення, що собою представляє інформація і
яку роль відіграють інформаційні процеси?
Інформація – це інформація,
а не матерія чи енергія.
Н. Вінер.
Що таке інформація? Як науковий термін “інформація” був вперше
введений Р. Хартлі [1] у 1928 р. для позначення сигналу, що передається. Сло-
во “інформація” за корінням походить від латинського “information”, що озна-
чає роз’яснення, викладення [2]. Натомість на даний час немає загальнонау-
кового, філософського визначення терміну “інформація”. Навіть у “Філософсь-
кому енциклопедичному словнику” А.Д. Урсул [2] навів чотири визначення,
які дещо доповнюють і суперечать одне одному: 1) повідомлення про стан
справ, відомості про що-небудь, які передаються людьми; 2) невизначеність,
яка зменшується внаслідок одержання повідомлення; 3) повідомлення, не-
відривно пов’язане з управлінням, сигнали у єдності синтаксичних, семан-
тичних і прагматичних характеристик; 4) передавання, відображення різно-
манітності у будь-яких об’єктах і процесах (неживої та живої природи).
Відомо, що велика кількість визначень означає відсутність одного пев-
ного. Навіть у монографіях відомих науковців, присвячених інформації [3,
4 та інші] не наводиться авторське розуміння центрального терміну. На інтуї-
тивному рівні кожний знає що таке інформація. Стосовно ж загального,
всеохопного визначення інформації, деякі науковці вважають, що слова, які
позначають першоосновні елементи нашого Всесвіту, такі як час, простір,
210
інформація тощо, не мають і не можуть мати загального визначення, що не
заважає їх адекватному використанню у людській практиці. Натомість по-
шук визначення інформації, яке увібрало б її найважливіші риси і власти-
вості, в цілому стимулює розвиток природознавчих наук внаслідок більш
точного уявлення ролі інформації у відомих процесах, в яких раніше інфор-
маційної складової не помічали.
У сучасній науці проблема визначення поняття інформації приверну-
ла увагу науковців лише з зародженням кібернетики наприкінці 1940-х рр.,
в якій знайшлося місце і для теорії інформації. Приблизно у той же час
Е. Шредінгер [5], наприклад, був ще вимушений вигадати вираз “негативна
ентропія” для пояснення інформаційної природи процесів самоорганізації
у живих організмах, а Тейяр де Шарден [6] висунув сміливу гіпотезу про
можливість самоорганізації енергії у неорганічній природі завдяки інфор-
маційним процесам, які він називав, як і давньогрецькі філософи, психіч-
ними. До речі, Тейяр де Шарден один з перших висловив думку, що все те,
що ми спостерігаємо у живій природі у явному вигляді, повинно бути при-
сутнім і у неживій природі у дещо прихованому вигляді.
Л. Сцілард [7] першим у 1929 р. у праці, яка для сучасників залиши-
лась майже не поміченою, звернув увагу на те, що формули для кількості
статистичної ентропії за Л. Больцманом і для кількості інформації Р. Хартлі
співпадають. Н. Вінер у монографії “Кібернетика” у 1948 р. розкрив цей
зв’язок так: “Поняття кількості інформації повністю пов’язане з класич-
ним поняттям ентропії. Як кількість інформації у системі є мірою органі-
зованості системи, так само ентропія системи є мірою дезорганізованості
системи: одне дорівнює другому, але з протилежним знаком” [8]. Таким
чином відбулося відродження поняття інформації і було позначено, що інфор-
мація є мірою організованості і дозволяє визначати напрямок розвитку про-
цесів самоорганізації у часі, тобто слугувати своєрідною “стрілою часу”,
подібно до ентропійної “стріли часу” Еддінгтона.
У тому ж 1948 р. у журналі компанії “Белл систем” появилася стаття
К. Шеннона “Математична теорія зв’язку”, в якій йшлося більш акцентова-
но про розрахунок кількості інформації, а не просто про шуми у каналах
зв’язку, як у Р. Хартлі. Натомість кількісна характеристика інформації не
розкривала фізичного змісту, цінності та смислу терміну “інформація”.
Важливі особливості інформації, які допомагають розкрити її фізич-
ну суть наводить Б.С. Українцев [9]:
- інформація не існує без відповідного матеріального носія;
- інформаційний зв’язок здійснюється за допомогою порівняно малих
порцій енергії;
- інформація невідривно пов’язана з управлінням.
211
Перелічені особливості не викликають заперечень, крім останньої,
тому що вона обмежує область існування інформації тільки світом живої
природи та “розумними” машинами.
Що стосується смислового навантаження терміну “інформація”, її
цінності, то згідно з М. Ейгеном [10], смисл виникає тільки через “функ-
цію”, яку інформація кодує. Крім цінної інформації (або іншими словами –
актуальної, вільної тощо), існує також структурна, або, за Л. Бріллюеном,
зв’язана інформація. Цей вид інформації поетично і точно позначив М.М. Амо-
сов [11]: “Структура – це інформація, що завмерла”. І.С. Нарський [12] про-
понує наступним чином розрізнювати поняття інформації та структури:
“Інформація – це передавання структури, організації, впорядкованості сис-
тем. А впорядкованість, структура, організація систем – це інформація у
можливості, або у потенції.”
Ситуація зі зв’язаною та цінною інформацією повністю відтворює істо-
рію розмежування типів ентропії у термодинаміці: має фізичний зміст і
розраховується не повна ентропія системи, а диференціальна її частина,
тобто та, що змінюється в результаті процесу. Логічним буде інформацію у
можливості, у потенції, у подальшому не включати до розгляду під час
відпрацювання поняття інформації.
На нашу думку, філософська категорія відбиття як пізнавальний інстру-
мент сучасної науки є малоінформативною, малопродуктивною і в цілому
архаїчною. ЇЇ доцільно замінити на більш продуктивний термін “інформа-
ційна взаємодія”, який несе обов’язковий фізичний (від “взаємодія”) та
інформаційний зміст. У працях [13, 14] було запропоноване визначення тер-
міну “інформація”, в якому неявно позначена роль управління через дію
інформаційних зворотних зв’язків: інформація – це зміни у структурній
організованості системи, викликані зовнішньою дією, які обумовлюють її
функціонування у напрямку самозбереження як єдиного цілого, якщо пере-
важає дія негативних зворотних зв’язків, або у напрямку самоорганізації,
якщо переважає дія позитивних зворотних зв’язків. Спираючись на наведе-
не вище визначення інформації, доцільно відділити інформаційну взаємо-
дію як явище від саме категорії “інформація”: інформаційна взаємодія при-
родних систем з іншими природними системами проявляє себе у зміні їхньо-
го напрямку руху або розвитку таким чином, що відповідна зворотна реак-
ція системи направлена на збереження її як цілого, якщо переважає дія
негативних зворотних зв’язків, або направлена на самоорганізацію систе-
ми, якщо переважає дія позитивних зворотних зв’язків. Зміни у структурній
організації природної системи представляють собою інформацію, яку сис-
тема одержала в результаті інформаційної взаємодії і яку можна представи-
ти у кількісному вигляді.
212
Очевидно, що під визначення категорії інформації у наведеному фор-
мулюванні потрапляє тільки вільна або цінна, або диференційна, або акту-
альна інформація, що, на нашу думку, є правильним. Зв’язана або структур-
на, або потенційна інформація – це є структура.
Поняття “інформаційна взаємодія” певною мірою співпадає за змістом
з поняттям інформаційної причини, проте термін “інформаційна взаємо-
дія” є більш повною і нейтральною характеристикою процесу, тому що не
іігнорує тих випадків інформаційної взаємодії, коли у системі переважає
дія негативного зворотного зв’язку, зовнішній інформаційний вплив за ра-
хунок реакції самої системи нівелюється, параметри і стан системи само-
стабілізуються, і говорити про інформаційну причину того, що не сталось,
доволі складно.
Переважна більшість видатних науковців сучасності [3, 15, 16 та інші]
не визнають функціонування цінної інформації в об’єктах неживої природи.
Характерним є вислів В. Ебелінга і Р. Файстеля [16]: вільна інформація пред-
ставляє собою щось таке, що не здатне існувати поза світом живих істот. За
переконанням засновників синергетики, інформація сама по собі в системі
не виникає, а тільки привноситься суб’єктом ззовні. На відміну від ентропії,
виникнення якої супроводжує будь-який процес, інформація як якийсь ко-
нечний ресурс тільки витрачається. Це наводить дослідників [15] на думку
про “золотий вік” на початку еволюції Всесвіту, коли існували величезні за-
паси вільної енергії та інформації. Така модель розвитку дещо суперечить
моделі виникнення Всесвіту внаслідок Великого вибуху, коли на початку ево-
люції (приблизно 17–20 млрд рр. тому) існувала лише розпечена абсолютно
неструктурована першоматерія у стані найвищої симетрії [16].
М. Лозовський [17] теоретично обґрунтував неспроможність інфор-
мації створювати нову інформацію. Логіка міркувань не викликає запере-
чень: “Будь-який об’єм інформації, закладений у комп’ютер, не виробляє
нової інформації. Для виробництва інформації необхідна програма, закла-
дена у комп’ютер людиною. Таким чином, ми у повній відповідності з ло-
гікою маємо право розглядати інформацію, як наслідок більш довершеної
причини”. На підставі цього М. Лозовський пропонує визначення: інфор-
мація, в т.ч. рух матерії, – це різноманітність, що створюється, а матерія це
одноманітність, що не створюється.
Визнаючи інформацію як різноманітність, що створюється, можна
добудувати модель наступним чином. На початку еволюції Всесвіту з по-
ступовим його охолодженням і виникненням перших впорядкованих струк-
тур сформувалась здатність сприймати, фіксувати (запам’ятовувати) і вико-
ристовувати інформацію, яка у момент творіння була закладена як наріжний
камінь у самий фундамент будівлі. Далі набирає прискорення процес тира-
213
жування, копіювання і розмноження інформації у Всесвіті, що самооргані-
зується. Тиражування, копіювання і розмноження інформації – процес без-
витратний.
Світ палає наче величезна піч; енергія, хоч вона
і зберігається, безперервно розсіюється.
І. Пригожин, І. Стенгерс.
Бог наповнив ціле [Всесвіт], створивши [в
ньому] безперервне становлення
Арістотель.
Роль інформації та ентропії у процесах самоорганізації. Вислови
Арістотеля та І. Пригожина, винесені як епіграф до даного розділу, пока-
зують, наскільки протилежними можуть бути уявлення навіть геніальних
науковців про світ, в якому ми живемо. Ніби сперичаючись з Арістотелем,
І. Пригожин [15, с. 358] проголошує сучасну наукову парадигму: “Ми хо-
чемо зрозуміти космічну еволюцію як поступовий рух від порядку до без-
ладу”. Враховуючи те, що слова сучасних науковців певною мірою обґрунто-
вані результатами досліджень, одержаних у найсучасніших лабораторіях, не
будемо поспішати з висновком про те, хто правий – Арістотель чи І. При-
гожин. Дані лабораторних досліджень, як і безпосереднє спостереження
явищ природи, представляють лише інформацію для роздумів та аналізу.
А у науковому аналізі результат буває наперед визначений тими теоретич-
ними засадами, на підставі яких він здійснюється. І тоді спрацьовує відо-
ме правило А. Сент-Дєрді: досліджувати – значить бачити те, що бачили
всі, але думати так, як не думав ніхто. Спробуємо неупереджено розгляну-
ти концепції самоорганізації за І. Пригожиним (сучасна) та Арістотелем
(антична).
Сучасна концепція самоорганізації. За спогадами І. Пригожина [18],
на ідею дисипативних структур його наштовхнув відомий експеримент з
термодифузії у газах: порушення симетрії у системі відбувалося завдяки
припливу енергії ззовні і експорту ентропії. Так виникла думка про конст-
руктивну роль другого початку термодинаміки (ДНТ) і ентропії. Один з зас-
новників синергетики Г. Хакен прийшов до такої ж думки, аналізуючи ви-
никнення когерентного потоку світла у лазері в результаті накачування його
енергією. Виходячи з вирішальної ролі ентропії і ДНТ, головним чином
І. Пригожин, Г. Хакен, М. Ейген і В. Ебелінг сформулювали основні прин-
ципи самоорганізації. В. Ебелінг підвів риску [16]: “Існування подібних
принципів, особисто, більше не піддається сумніву. Задача полягає у більш
чіткій розробці цих принципів для різних галузей науки”. Варто нагадати
принципи синергетики в інтерпретації В. Ебелінга [16].
214
1. Принцип “експорту” ентропії (принцип накачування). Ентропія –
це основний параметр усіх макроскопічних систем, масштаб для
визначення цінності енергії, що міститься у системі, та одночас-
но міра безладу елементів, що складають систему. Самоорганіза-
ція можлива лише за умови, що система здатна до “експорту” ент-
ропії.
2. Принцип перетворення енергії. Утворення впорядкованих структур
пов’язане з надходженням у систему “високоцінних” форм енергії.
3. Принцип надкритичного віддалення. Самоорганізація можлива лише
тоді, коли віддалення системи від стану рівноваги перевищує певне
критичне значення.
4. Принцип нелінійності і зворотного зв’язку. Процеси самоорганізації
потребують нелінійної динаміки, яка обумовлена, як правило, ефекта-
ми зворотного зв’язку.
5. Принцип посилення. В області переходу системи від структур одного
типу до структур іншого виникають потужні флуктуації; перевищення
критичного значення певного параметру посилює певні моди флукту-
ацій, що представляють собою зародки нових структур.
6. Принцип внутрішньої обумовленості. Структури, що виникли в ре-
зультаті самоорганізації, обумовлені загалом як граничними значен-
нями, так і внутрішніми факторами.
7. Принцип порушення симетрії. Структури, що виникли в результаті са-
моорганізації, виникають, як правило, внаслідок порушення симетрії.
8. Принцип параметру порядку (принцип Хакена). Рух мікроскопічних
елементів системи (молекули, хвилі світла тощо) синхронізовані па-
раметрами порядку.
9. Принцип стійкості. Системи, що самоорганізуються, є стійкими за
незначних збурювань; посилення їх являє небезпеку для системи.
10. Принцип фазових переходів. Процеси самоорганізації часто склада-
ються з наслідків кінетичних переходів, які виникають у зв’язку з відхи-
ленням системи від стану рівноваги за критичних значень певних па-
раметрів.
11. Принцип обмеженої передбачуваності. В результаті самоорганізації
виникають структури, які можна принципово поділити на два класи:
регулярні і нерегулярні, або хаотичні.
12. Принцип історичності. Усі структури реального світу, що виникли в
результаті еволюції, у кінцевому рахунку можуть бути пояснені тільки
через синтез фундаментальних законів, на яких базуються процеси,
що породили ті чи інші структури, а також конкретних “індивідуаль-
них” історій виникнення цих структур.
215
І. Пригожин [15] у всіх своїх працях ще підкреслює випадковий харак-
тер вибору траєкторії розвитку системи у надкритичному стані, або точці
біфуркації, і вводить, слідом за Ч. Дарвіним, поняття “вибір”.
При певній завершеності сучасної теорії самоорганізації слід зазна-
чити, що їй бракує внутрішньої краси: неприємно жити у світі, який згоряє
і загрожує блиском пекельного жару. Cучасній школі фізиків (а переважно
саме фізики будують модель самоорганізації), на наш погляд, не пощастило
з порядком появи у часі фундаментальних понять: у середині ХІХ ст. ви-
никло і затвердилося поняття “ентропія”, у середині ХХ зародилося і досі
ще не сформувалося поняття “інформація” і ще через кілька десятиліть по-
чала інтенсивно розвиватися теорія самоорганізації. Геніальному Арісто-
телю пощастило значно більше: по-перше, на нього не тиснув беззапереч-
ний авторитет ДНТ, ще не відкрите 24 століття тому, і, по-друге, він розгля-
дав самоорганізацію, інформацію і ентропію одночасно, неупереджено і за
допомогою термінології, яку сам запропонував.
Антична концепція самоорганізації (за Арістотелем). Сучасні тер-
міни “самоорганізація”, “інформація” і “ентропія” за смислом відповіда-
ють Арістотелевим термінам [19, 20] “форма”, “ентелехія” та “позбав-
леність” (таблиця).
Центральна категорія у філософській системі Арістотеля – ентелехія
від грецького εντελεχεια, εντεληζ закінчений, завершений та εχω – маю,
перебуваю у стані. Ентелехія – це здатність до початку руху або зміни речі,
яке приводить до кращого, здатність здійснювати щось вдало або за своїм
планом [Арістотель, 1019а 15–25]. Згідно з аналізом А.Ф. Лосєва [21], ен-
телехія представляє собою синтетичний термін, який позначає: 1) перехід
від потенції до організовано проявленої енергії, яка сама вміщує у собі свою
Уявлення Арістотеля про утворення порядку з безладу
Переважні процеси розвитку у Всесвіті, скеровані до порядку, добра, блага
матерія як можливість,
первинний субстрат
+ ентелехія як мета,
діяльність >
виникнення,
формування
(не випадково,
не за співпадінням)
форма,
впорядкованість,
утвореність
Супутні процеси розвитку у Всесвіті, скеровані до безладу, покою, втрати форми, зла
субстрат, предмет,
матерія
+ позбавленість
(форми) >
виникнення (має
випадковий характер)
безформність,
безобразність, безлад
Концепція самоорганізації за Арістотелем сучасною термінологією
Переважні процеси розвитку у Всесвіті, скеровані до порядку, добра, блага
матерія та енергія
+ інформація >
самоорганізація
(не випадково)
високоорганізовані
структури,
вільна енергія
Супутні процеси розвитку у Всесвіті, скеровані до безладу, покою, втрати форми, зла
матерія та енергія
+ ентропія >
дезорганізація
(має випадковий
характер)
стан рівноваги,
безлад, зниження
рівня структурної
організованості
' ' ' ' '
216
матеріальну субстанцію (2), причину самої себе (3) та мету свого руху (4),
або розвитку.
“Формою, – казав Арістотель [Арістотель, 1032в], – я називаю суть
буття кожної речі та її першу сутність”. Форма є чимось божественним,
благим, вартим досягнення. Протилежним началом відносно форми та ен-
телехії Арістотель позначив “позбавленість” (steresis), яка охоплює все, що
починається з префіксу “без” або “не”: безформність, безобразність, без-
лад, неспроможність тощо. На відміну від форми та ентелехії термін “поз-
бавленість” втілює собою зло.
Арістотель характеризує позбавленість як неіснуюче [Арістотель, 191в].
Це співпадає з рисою, яку відмітив В.Б. Губін [22] у параметра ентропії:
ентропія є прикладом фізичної величини, яка не існує без суб’єкта, а вини-
кає саме як характеристика суб’єкта та об’єкта. Призначеність інформації,
як у ентелехії Арістотеля, організовувати процеси утворення форми у наші
часи тонко відчув М. Хайдеггер [23]. На такий висновок його наштовхнув
лінгвінистичний аналіз самого слова “інформація”: “Саме завдяки тому,
що інформація інформує, тобто повідомляє, вона у той же час формує, тоб-
то улаштовує і виправляє”. Відносно категоріальних пар інформація – ент-
ропія та ентелехія – позбавленість можна в однаковій мірі сказати, пере-
фразовуючи відомий вислів, що то є цариця світу та її тінь.
З творів Арістотеля “Фізика” [20] та “Метафізика” [19] випливає,
що еволюція у нашому Всесвіті закономірно і детерміновано направлена
від безладу до порядку шляхом перетворення інертної матерії за допомо-
гою ентелехії та енергії у довершені форми. Внаслідок випадковостей мо-
жуть також тривати побічні процеси, направлені до втрати форми, до без-
ладу. На наш погляд, інтуїція античного генія виявилася більш точним дос-
лідницьким інструментом, ніж колективний інтелект І. Пригожина, Г. Ха-
кена, М. Ейгена, В. Ебелінга і багатьох інших видатних науковців сучас-
ності.
Якби дифузія могла діяти сама по собі,
незалежно від тепла ззовні,
то вона привела б до від’ємного
виробництва ентропії.
І. Пригожин.
Ентропоосмос і його місце у процесах самоорганізації речовини та
енергії. Подібно до того, як у 1917 р. В.І. Ульянов вигукнув фразу “Є така
партія!”, автор вже вкотре доволі тихо стверджує: “Є така дифузія”. Тобто
така дифузія, яка без припливу енергії ззовні може забезпечувати самоорга-
нізацію у системі за певних умов.
217
На початку 1980-х рр. була виявлена [24, 25] здатність рідин довільно
рухатись у тому напрямку, де їхня структура більш ущільнена, впорядкова-
на, тобто проти градієнту структурної організованості (СО). Нове явище
одержало назву ентропоосмос (εητροποωζµοζ), що означає перетворювати
у тиск (з грецької ωζµοζ – поштовх, тиск і εητροπο – перетворювати). Од-
разу було зазначено [26], що ентропоосмотичний рух рідин – процес інфор-
маційний, який супроводжується дією зворотних інформаційних зв’язків,
формує когерентний (кооперативний) рух молекул і забезпечує самооргані-
зацію речовини та енергії всупереч ДНТ.
Окремо слід зауважити, що процеси самоорганізації, які протікають
завдяки ентропоосмосу, суперечать ДНТ тільки у безмежно широкому його
трактуванні, наприклад: неможливе перетворення теплоти у роботу, якщо
немає перепаду температури і не використовується холодильник. Підкрес-
лювалося [14], що ДНТ не можна поширювати на процеси, що протікають
на мікрорівні, і випадки, коли в системі використовується інформація.
Інформаційна, антиентропійна природа ентропоосмосу полягає у тому,
що молекула рідини перед тим, як визначитись з напрямком руху, кожного
разу виявляє зміни у структурі і тільки після цього робить вибір і здійснює
трансляційний стрибок у тому напрямку, де структура більш щільна. А зміни
у структурі, як відомо, є параметром інформаційним і вимірюються бітами
інформації. Дослідники про рівень СО можуть судити за зміною величини
структурно чутливих параметрів рідини – густини, в’язкості, діелектричної
проникності тощо.
Ентропоосмос охоплює усі випадки довільного руху рідини: концентра-
ційний, капілярний, термо- та електроосмос, капілярні явища і, нарешті, ди-
фузію. Справа в тому, що розчинена речовина для молекул розчинника висту-
пає таким самим зовнішнім фактором, як електричне чи термічне або барич-
не поле. Тому коли у рідині є області з різною концентрацією розчиненої
речовини і ця речовина збільшує рівень СО рідини, то, згідно з ентропоосмо-
сом, виникає довільний потік, який вирівнює параметр СО і водночас кон-
центрацію розчиненої речовини, тобто розштовхує молекули чужої речови-
ни. Але найцікавіше відбувається у концентрованих розчинах. Тут необхідно
нагадати про відкриття М.К. Хрипун [27], яке поки не дістало належної оцін-
ки: вода або інша рідина виконує функції розчинника доти, поки молекули
розчиненої речовини не утворять свою тривимірну мережу міжмолекуляр-
них структурних зв’язків. Так, наприклад, у водному розчині молекули (вже
не іони) солі при певній концентрації перебирають на себе функцію розчин-
ника і, відповідно, здатність активно реагувати на зовнішні поля, тобто фор-
мувати ентропоосмотичний потік молекул солі проти градієнту СО нового
розчинника. Коли ентропоосмотичний потік направлений до зародку, який
' '
' '
218
саме і викликав формування градієнту СО, то відбувається процес побудови
твердого мінерального утворення під тиском потоку. В цьому криється ще
одна таїна процесу самоорганізації: саме ентропоосмотичний потік є джере-
лом для нарощування такого тиску під час зростання мінералу, якому, як відо-
мо, не може протистояти навіть гірський тиск.
Розглянемо класичний експеримент з підняття води у скляному капі-
лярі (рисунок). Цей феномен прийнято пояснювати дією капілярних сил,
поверхневого натягу тощо. Даний класичний підхід методологічно хибний.
Ф. Енгельс з неспростовною логікою стверджував, що слід досліджувати не
дію сил, яких можна вигадати мільйон і ще кілька, а необхідно шукати і
виявляти, який вид енергії перетворюється у інший.
На фрагменті а рисунку зображено момент стикання скляного капіля-
ру з об’ємом води. Зауважимо, що до стикання капіляру з поверхнею води
ніде ніякого джерела вільної енергії не було. Капіляр до експерименту був
змочений водою і на внутрішній поверхні вже утворилися гідратні шари.
Розглянемо структуру води в усті капіляру. У момент стикання гідратні шари
води, які вже у кодованій формі зберігають інформацію про рельєф і напру-
женість електричного поля скляної поверхні, транслюють підвищений
рівень СО до центру капіляру. При цьому ефект дальнодії сягає міліметрів.
Градієнт СО, що виникає в усті , формує з теплового хаотичного руху моле-
кул води потік, направлений з об’єму в капіляр, і збільшує рівень на ∆Н.
Ñõåìà 䳿 ãðà䳺íò³â ÑÎ âîäè â åêñïåðèìåíò³ ç ï³äíÿòòÿ âîäè ó ñêëÿíîìó êàï³ëÿð³:
1 – ñêëÿíèé êàï³ëÿð
219
Збільшення рівня викликає підвищення тиску на ∆Р, що у свою чергу підви-
щує рівень СО. Таким чином включається і діє позитивний інформаційний
зв’язок. Підйом води відбувається доти, поки дія негативного інформацій-
ного зв’язку не врівноважить дію позитивного. На фрагменті б рисунку по-
казано, що градієнти СО, які діють назустріч один одному, припиняють рух
води у капілярі.
З наведеного прикладу самоорганізації речовини та енергії (теплова
енергія перетворилася у роботу з підйому води та тиск без перепаду темпе-
ратури і використання холодильника), видно, що самоорганізація сталася
без накачування системи “якісною” енергією, без експорту ентропії, без
досягнення надкритичного стану, без біфуркації, флуктуацій і випадкового
вибору системою шляху розвитку. Аналіз багатьох прикладів самооргані-
зації речовини та енергії у рідких конденсованих системах дав підставу сфор-
мулювати узагальнений синергетичний принцип [13]: самоорганізація
енергії і/або речовини закономірно відбувається у системі, якщо зовнішня
дія порушує стан рівноваги і обумовлює кооперативну (когерентну) поведінку
елементів і за умови, що в системі переважає дія позитивного зворотного
зв’язку.
Немає нічого більш практичного і цінного,
ніж гарна теорія.
Л. Больцман.
Інформація, ентропоосмос і самоорганізація в геологічних систе-
мах. Геологія представляє собою науку, яка досліджує переважно проце-
си самоорганізації – сучасні та ті, що мали місце у давнину. Дослідники
кожного разу стикаються з випадками, які пояснити, спираючись на ДНТ,
вкрай важко. Щоб не втратити вірність ДНТ, вигадують, наприклад,
міфічний стан поточної рівноваги [28]. Не суперечливий і більш простий
варіант пояснення процесів самоорганізації у дусі Арістотеля, а не І. При-
гожина, можна надати, якщо використовувати узагальнений синергетич-
ний принцип. На відміну від [29], у скороченому варіанті розглянемо яви-
ще метасоматозу.
У фундаментальній праці Г.Л. Поспєлова [30] не наведено узагальне-
ного визначення метасоматозу, мабуть тому що це явище складне і часом
парадоксальне. Втім перелік характерних ознак метасоматозу допомагає
вирізнити його серед інших явищ. Г.Л. Поспєлов наводить такі, на наш по-
гляд, найважливіші риси метасоматозу [30]: існування зовнішнього потоку
єдиного розчину, який приводить до направленої речовинної зміни; у своїй
крайній формі процес завершується повним заміщенням попереднього ма-
теріалу тим, що постачається потоком водного розчину.
220
Г.Л. Поспєлов пропонує виділити як окреме явище інтрасоматоз (“ме-
тасоматичне розбухання”), який відрізняється від метасоматозу тим, що відбу-
вається не заміщення, а вторгнення нового матеріалу, розсування товщі порід.
Розглянемо умови виникнення і зростання метасоматичного кременю.
Відомо, що галька і пласти кременю утворюються у відкладах крейди, мерге-
лю, вапняку. Характерним є їхнє приповерхневе залягання, де існує потік
ґрунтових вод, який привносить у крейдяно-мергелеву товщу кремнезем і ви-
носить кальцій і магній. Кремінь зароджується у порах і тріщинах, виконує
поровий простір вапнякового скелету. Фізико-хімічний механізм цього про-
цесу може бути представлений наступним чином. Спочатку розчинений у
воді силікат натрію утворює адсорбційний шар на поверхні пори або тріщи-
ни зародкової фази, який за певної концентрації силікату можна розглядати
як двовимірну рідину. У місцях звуження пор або тріщин адсорбційні шари
перекриваються, виникають мікрозони вже об’ємної рідини силікату натрію,
яка здатна рухатись згідно з градієнтом своєї СО. Внаслідок дії ентропоосмо-
тичного потоку силікатна рідина стискає себе, тим самим збільшуючи рівень
СО, що у свою чергу за механізмом позитивного зворотного зв’язку посилює
ентропоосмотичний потік. Енергія потоку силікату натрію зростає настільки,
що утворює тверду щільну фазу – кремінь. Увесь процес самоорганізації відбу-
вається згідно з узагальненим синергетичним принципом: спочатку пору-
шується рівновага у системі (формування градієнту СО рідини), далі органі-
зується кооперативний рух молекул (ентропоосмотичний потік) і, нарешті,
починає діяти позитивний зворотний зв’язок (підвищення тиску – зростання
рівня СО рідини – підвищення тиску).
Звільнена після утворення кременю вода, діючи вже як розчинник,
розчиняє і виносить кальцієві сполуки. Винесені назовні продукти мета-
болізму кремінного тіла утворюють не просто безладний шар матеріалу, а
впорядковану мембранну оболонку вірогідно з конічними порами. Розши-
рення пор мембранної оболонки у бік периферії тіла обумовлено проце-
сом його росту. Цей процес нагадує розтріскування кори на дереві по мірі
його зростання. Надалі вже мембранна оболонка з конічними порами улов-
лює кремнезем, організує ентропоосмотичний потік силікатної рідини, з
якої пресує кремінь.
Висновки. З багатьох відомих визначень категорії “інформація” для
теорії самоорганізації пасує розуміння інформації як різноманітності, що
створюється внаслідок зміни у структурній організованості системи, вик-
ликаної дією ззовні, і обумовлює функціонування системи у напрямку са-
мозбереження як єдиного цілого, якщо переважає дія негативних зворот-
них зв’язків, або у напрямку самоорганізації, якщо переважає дія позитив-
них зворотних зв’язків.
221
Процеси самоорганізації речовини та енергії відбуваються завдяки
конструктивній ролі інформації, а не ентропії, і не у відповідності з другим
началом термодинаміки, а у відповідності з узагальненим синергетичним
принципом, згідно з яким самоорганізація енергії і/або речовини законо-
мірно відбувається у системі, якщо зовнішня дія порушує стан рівноваги і
обумовлює кооперативну (когерентну) поведінку елементів і за умови, що в
системі переважає дія позитивного зворотного зв’язку.
Під час самоорганізації в геологічних системах, крім гравітації, діє
ще один сильний антиентропійний фактор – ентропоосмос, який забезпе-
чує формування когерентного (кооперативного) руху структурних еле-
ментів рідини у підземній гідросфері з хаотичного теплового руху моле-
кул.
1. Хартли Р. Передача информации // Теория информации и ее приложения: Пер. с англ. –
М.: Гос. изд. физ.-мат. лит. - 1959.
2. Урсул А.Д. Информация // Философский энциклопедический словарь. – М.: Сов. энцик-
лопедия, 1983. – С. 217.
3. Хакен Г. Информация и самоорганизация. Макроскопический подход к сложным систе-
мам: Пер. с англ. – М.: Мир, 1991. – 240 с.
4. Волькенштейн М.В. Энтропия и информация. – М.: Наука. – 1986. – 191 с.
5. Шредингер Э. Что такое жизнь, с точки зрения физики?: Пер. с англ. – М.: Гос. изд-во
иностр. лит-ры. – 1947. – 146 с.
6. Тейяр де Шарден. Феномен человека: Пер. с франц. – М.: Наука, 1987. – 240 с.
7. Шамбадаль П. Развитие и приложение понятия энтропии. – М.: Наука, 1967. – 278 с.
8. Винер Н. Кибернетика, или управление и связь в животном и машине: Пер. с англ. – М.:
Сов. радио, 1968. – 326 с.
9. Украинцев Б.С. О возможностях кибернетики в свете свойств отражения материи // Фи-
лософские вопросы кибернетики. – М.: Соцэкгиз, 1961. – С. 110–133.
10. Эйген М. Самоорганизация материи и эволюция биологических макромолекул: Пер. с
англ. – М.: Мир, 1973. – 210 с.
11. Амосов Н.М. Мышление и информация // Проблемы мышления в современной науке. –
М.: Мысль, 1964. – 394 с.
12. Нарский И.С. Соотношение отражения, информации и значения // Проблемы методоло-
гии и логики наук. – Вып. 2. – Томск: Изд-во Томск. ун-та, 1965. – С. 8–15.
13. Васильченко А.А. Методология построения моделей процессов самоорганизации в гео-
логии // Тез. докл. V Международного симпозиума по методологии математического
моделирования. – Варна, 1990. – С. 243–245.
14. Васильченко А.О. Інформація та процеси самоорганізації // Питання розв. газової пром-
сті України: Зб. наук. праць / УкрНДІгаз. – Харків, 2002. – Вип. ХХХ. – С. 260–264.
15. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса: Новый диалог человека с природой: Пер. с
англ. – М.: Прогресс, 1986. – 432 с.
16. Эбелинг В., Файстель Р. Хаос и космос: синергетика эволюции: Пер. с англ. – М. –
Ижевск: Институт компьютерных исследований; НИЦ “Регулярная и хаотическая ди-
намика”, 2005. – 336 с.
222
17. Лозовский М. Система определений материи, информации и разума. – 2003. – Российс-
кое философское общество, тел. (812) 127-81-35.
18. Пригожин И.Р. Наука, разум и страсть // Знание-сила. – 1997, № 9.
19. Аристотель. Сочинения в четырех томах. Т. 1. Метафизика. – М.: Мысль, 1976. –
С. 63–368.
20. Аристотель. Сочинения в четырех томах. Т. 3. Физика. – М.: Мысль, 1981. – С. 59–262.
21. Лосев А.Ф. История античной эстетики. Т. IV. Аристотель и поздняя классика. – М.: Ис-
кусство, 1975.
22. Губин В.Б. Прав ли Пригожин? – Философские науки. – 1995. № 5–6. – С. 140–151.
23. Хайдеггер М. Положение об основании. Статьи и фрагменты. – СПб., 2000. – С. 204.
24. Васильченко А.А. Физико-химические процессы в системе буровой раствор – призабой-
ная зона скважины и способы управления ими // ЭИ “Газовая промышленность”, сер.: Гео-
логия, бурение и разработка газовых месторождений. – ВНИИЭгазпром, 1983. – № 12. –
С. 27–28.
25. Васильченко А.А. Роль физико-химических процессов в образовании и сохранении
АВПД // Деп. во ВНИИЭгазпроме, окт. 1985. – № 406Д.
26. Васильченко А.А. Отражение и проявление информационной причинности в геологичес-
ких и физико-химических процессах // VIII Межд. Конгресс по методологии и филосо-
фии науки / Москва, авг. 1987. – Т. 2. – С. 191–193.
27. Хрипун М.К. “Парадоксы” концентрированных растворов // Химия – традиционная и па-
радоксальная. – Л.: Изд-во ЛГУ, 1985. – С. 42–69.
28. Летников Ф.А. Синергетика геологических систем. – Новосибирск: Наука, 1992. – 230 с.
29. Васильченко А.О. Дифузія і метасоматоз. Синергетичний підхід до проблеми // Геолог
України, 2006. – № 4. – С. 47–52.
30. Поспелов Г.Л. Парадоксы, геологическая сущность и механизмы метасоматоза. – Но-
восибирск: Наука, 1973. – 352 с.
|