infa.lt

youtube kadras

1. Įžanga

Šis tekstas tęsia straipsnyje „Ar fizika turi dar vieną evoliucijos pakopą?“ pradėtą Bendresnės fizikos temą ir remiasi jo sąvokomis.

Klasikinėje fizikoje viena svarbiausių sąvokų yra uždara sistema. Ji leidžia atsiriboti nuo pašalinių veiksnių ir tiksliau nagrinėti pasirinktą reiškinį. Šis metodas pasirodė esąs itin sėkmingas ir tapo vienu iš šiuolaikinio mokslo pamatų, teigia autorius Edmundas Paškauskas.

Tačiau kyla natūralus klausimas: ar uždaros sistemos yra realybės norma, ar tik naudingas idealizavimas?

Kasdienėje patirtyje sunku rasti visiškai izoliuotą objektą. Žemė sąveikauja su Saule, gyvi organizmai – su aplinka, visuomenės – tarpusavyje. Todėl verta klausti ne tik, kas vyksta sistemoje, bet ir kiek ji atvira aplinkai?

2. Uždara sistema – naudinga idealizacija

Uždaros sistemos sąvoka leidžia aiškiau suprasti daugelį fizikinių reiškinių. Tačiau gamtoje visiškai izoliuotų sistemų beveik nėra.

Pavyzdžiui, vandenilio atomas laikomas stabiliu objektu. Visgi jis nėra atsietas nuo likusios Visatos – jį veikia gravitacija, elektromagnetiniai laukai ir kiti aplinkos veiksniai.

Paradoksalu, tačiau visiška izoliacija greičiau lemtų skirtumus nei panašumus. Jei kiekviena sistema būtų visiškai atsieta nuo kitų, būtų sunkiau paaiškinti, kodėl vienos rūšies atomai visoje Visatoje pasižymi tomis pačiomis savybėmis.

Tad uždara sistema dažniau yra tyrimo metodas, o ne reali gamtos būsena.

3. Atviros sistemos – realybės kasdienybė

Jeigu visiškai uždarų sistemų beveik nėra, tuomet dauguma realių procesų vyksta atvirose sistemose.

Ankstesniame straipsnyje buvo suformuotas postulatas „veiksmas (ne)lygu atoveiksmiui“. Šiame straipsnyje nagrinėjama viena jo pusė – „veiksmas nelygu atoveiksmiui“.  Ji suprantama kaip daugiau ar mažiau atvira sistema, kurios kitimą lemia ne tik senųjų ir naujųjų būsenų tarpusavio sąveikos, bet ir sąveikos su išore.

Jeigu toks postulato aiškinimas pagrįstas, tuomet atvirumas tampa ne atsitiktine sistemų savybe, o fundamentaliu realybės bruožu.

Straipsnyje atvirumas nagrinėjamas kaip viena svarbiausių sistemų savybių. Tačiau ir atvirumas nėra vienodas – sistemos gali būti mažai, vidutiniškai arba labai atviros.

Atvira sistema:

• gauna poveikį iš aplinkos;
• pati veikia aplinką;
• dalyvauja platesniame sąveikų ir kitimų tinkle.

Todėl atvirumas apibūdina įvairiaplanę sistemos sąveiką su aplinka ir tampa viena svarbiausių jos savybių.

Paprastas pavyzdys – ledo tirpimas. Galime pasakyti: kiek ledo nutirpo, tiek vandens atsirado. Tai simetriškas 50/50 kitimas. Tačiau realybėje jis nevyksta vakuume – jam būtina sąveika su aplinkos šiluma. Be šios sąveikos pats kitimas nevyktų.

Šis pavyzdys rodo, kad net paprasčiausias virsmas priklauso nuo sistemos atvirumo.

4. Atvirumas ir kitimo galimybės

Atvirumas lemia ne tik tai, kas vyksta sistemoje, bet ir tai, kas apskritai gali įvykti.

Kuo sistema atviresnė, tuo daugiau galimų sąveikų, kombinacijų ir kitimo kelių. Todėl atvirumas tampa ir sistemos kitimo galimybių matu.

Skirtingiems kitimams reikia skirtingo atvirumo. Vieniems pakanka minimalių ryšių su aplinka, kitiems būtinas gerokai platesnis sąveikų tinklas.

Mažai atvira sistema dažniausiai gali tik perskirstyti tai, ką turi. Jos galimybės kurti naujas struktūras ribotos. Vaizdžiai tariant, net geriausias statytojas nepastatys namo be statybinių medžiagų. Panašiai ir sistema negali sukurti to, kam neturi pakankamai sąveikų su aplinka.

Namo kitimo sistema pati savaime negali sukurti nei statytojo, nei statybinių medžiagų. Jie priklauso kitoms kitimo sistemoms, kurios savo ruožtu remiasi dar kitų sistemų rezultatais. Todėl atvirumas reiškia ne tik sąveikas su aplinka, bet ir galimybę pasinaudoti kitų sistemų sukauptu potencialu. Kitaip tariant, sistemos galimybes lemia ne vien tai, ką ji turi pati, bet ir tai, kuo ji gali pasinaudoti per sąveikas su kitomis sistemomis.

Žmogaus galimybės iš esmės remiasi jo atvirumu – gebėjimu mokytis iš kitų žmonių, naudotis sukauptomis žiniomis, technologijomis ir kultūra. Todėl atvirumas nusako ir tai, kokio sudėtingumo sprendimus sistema apskritai pajėgi sukurti.

Galima manyti, kad didėjant atvirumui didėja ir sistemos galimybės. Kokios pasekmės atsirastų pasiekus teorinę maksimalaus atvirumo ribą – jau atskiro nagrinėjimo vertas klausimas.

5. Atvirumas būsenų kitimo būduose

Vienas būdų nagrinėti sistemų atvirumą – analizuoti pagrindinius būsenų kitimo būdus (KB):

1KB (0/100) Pirma suyra sena būsena, tada susiformuoja nauja.
Kiekybinis atvirumo aspektas. Sistemos vidinių sąveikų galimybės pereinamuoju laikotarpiu minimalios arba jų visai nėra.
Kokybinis atvirumo aspektas. Didžiausia rizika prarasti funkcijas, informaciją ir sukauptą patirtį.

2KB (50/50) Kiek nunyko senoje būsenoje, tiek susiformuoja naujoje.
Kiekybinis atvirumo aspektas. Pereinamuoju laikotarpiu sena ir nauja būsenos disponuoja dalimi vidinių sistemos sąveikų galimybių.
Kokybinis atvirumo aspektas. Atsiranda galimybė perduoti dalį funkcijų, išsaugoti dalį sukauptos patirties ir sumažinti pereinamojo laikotarpio nuostolius.

3KB (100/0) Pirma susiformuoja nauja būsena, tada pasitraukia sena.
Kiekybinis atvirumo aspektas. Pereinamuoju laikotarpiu sistema disponuoja visomis abiejų būsenų galimybėmis.
Kokybinis atvirumo aspektas. Didžiausios galimybės išsaugoti funkcijų tęstinumą, sukauptą patirtį ir sumažinti pereinamojo laikotarpio nuostolius.

Kuo aukštesnė kitimo sistemos atvirumo kokybė, tuo didesnė tikimybė naujajai būsenai pranokti senąją dar iki jos pasitraukimo. Tuomet senoji būsena gali tapti net savo laikmečio raritetu.

Tarp šių trijų pagrindinių kitimo būdų egzistuoja begalė tarpinių variantų, kurių porų suma visada lygi 100%. Taigi, kiekvienas būsenų kitimo ciklas sudaro uždarą 100% apimtį – skiriasi ne pats kitimo dydis, o jo pasiskirstymas tarp senosios ir naujosios būsenų (pvz. 30/70, 45/55 ar 30,0001/69,9999).

6. Atvirumas: nuo griovimo prie kūrimo

Įprasta manyti, jog tam, kad atsirastų nauja sistema, pirmiausia turi būti sugriauta senoji. Tačiau egzistuoja ir kita kitimų logika.

Atvirumas leidžia sistemai pasinaudoti kitų sistemų galimybėmis. Kuo didesnis sistemos atvirumas, tuo daugiau galimybių kurti naujas struktūras dar išliekant senosioms. Tokiu atveju kitimas gali prasidėti ne nuo griovimo, o nuo kūrimo.

Kai naujoji struktūra tampa pajėgi perimti ir prireikus išplėsti senosios funkcijas, pastaroji gali natūraliai pasitraukti, išsaugant tęstinumą ir sukauptą patirtį. Todėl daugelis sudėtingų pokyčių tampa įmanomi tik tada, kai į kitimo procesą įsitraukia platesnis sąveikų tinklas.

Žmonių civilizacija yra ryškus atvirumo pavyzdys. Kiekvienas žmogus remiasi kitų žmonių sukurtu mokslu, kultūra ir technologijomis. Žmonijos kartų kitimas yra aiškus „pirma atsiranda vaikai, paskui pasitraukia tėvai“ 3KB virsmas. Jis atskleidžia kūrimo viršenybę prieš griovimą. Diduma to, ką laikome individualiais gebėjimais, iš tikrųjų yra visuomenės atvirumo rezultatas.

Todėl atvirumas tampa ne tik sistemos savybe, bet ir vienu svarbiausiu jos galimybių šaltiniu.

7. Pabaiga

Uždaros sistemos išlieka svarbiu klasikinės fizikos metodu. Nagrinėjant realybę, verta klausti ne tik, kas vyksta kitimo sistemos viduje, bet ir kiek ji atvira, kokias sąveikas su kitomis kitimo sistemomis ji gali panaudoti ir kokias naujas kitimo galimybes atvirumas sukuria.

Straipsnyje aptartas tik vienas Bendresnės fizikos aspektas – sistemų atvirumas. Tačiau jis natūraliai veda prie kitų klausimų: kaip atvirumas susijęs su kitimo kokybe, kaip jis reiškiasi hierarchinėse JL sistemose, kokios yra teorinės maksimalaus atvirumo ribos ir kaip visa tai gali būti taikoma gyvybės, visuomenės ar dirbtinio intelekto raidai.

Atvirumas leidžia į realybę pažvelgti ne tik kaip į objektų visumą, bet ir kaip į nuolat besiplečiantį atvirų kitimo sistemų ir jų kuriamų galimybių tinklą.

Pastaba. Straipsnis redaguotas pasitelkiant dirbtinį intelektą. Už turinį ir jame dėstomas idėjas atsako autorius. Plačiau apie teoriją – knygoje  Bendroji Struktūros Evoliucija (BESTEV, 2008).