Правая часть таблицы

L^2	L^3	L^4	L^5	L^6	r s
L^2·T^-6	L^3·T^-6	L^4·T^-6	Изменение мощности	Скорость передачи мощности	T^-6
Изменение давления	Поверхностная мощ­ность	Скорость изменения силы	Мощность	Скорость передачи энергии	T^-5
Давление	Угловое ускорение массы	Сила	Момент силы. Энер­гия	L^6·T^-4	T^-4
Напряженность поля. Градиент	Ток. Массовый рас­ход	Скорость смещения заряда	Момент количества движения	L^6·T^-3	T^-3
Разность потенциалов	Масса. Количество электричества	Магнитный момент	Момент инерции	L^6·T^-2	T^-2
Температуропровод­ность	Расход объемный	L^4·T^-1	L^5·T^-1	L^6·T^-1	T^-1
Поверхность	Объем	L^4·T^0	L^5·T^0	L^6·T^0	T^0
L^2·T^1	L^3·T^1	L^4·T^1	L^5·T^1	L^6·T^1	T^1
L^2·T^2	L^3·T^2	L^4·T^2	L^5·T^2	L^6·T^2	T^2
L^2·T^3	L^3·T^3	L^4·T^3	L^5·T^3	L^6·T^3	T^3

в некотором классе явлений реального мира, а также то, что все законы природы могут быть представлены общей формулой размерности, имеющей вид [L^r·T^s]=const.

Понятие «инвариант» означает сохранение размерности величины во време­ни и ее независимость от различных преобразований.

В терминологии современных научных систем сущность — это инвариант, а проекция данной сущности в частную систему координат—это явление. Со­временная наука пришла к выводу, что законы природы надо записывать в ин­вариантной форме, т. е. в форме, которая не зависит от выбранной системы координат.

Однако в исследовании законов диалектический материализм показы­вает, что имеются сущности различных порядков, т. е. понятие «сущность» отно­сительно: то, что относительно одного класса явлений представляется как сущность, само представляет собой явление по отношению к сущности более высо­кого порядка. В переводе на математический язык это означает, что должна существовать иерархия инвариантов и что любой инвариант теряет свое значе­ние перед инвариантом более глубокой сущности. Возвращаясь к обыденному языку, можно сказать, что должна существовать такая иерархия законов при­воды, которая включает имеющиеся законы как частный случай каких-то более фундаментальных законов. Иерархия таких законов и представлена таблицей.

Приведем некоторые примеры. Рассмотрим понятие движения. Закон, выра­жающий движение, формулируется как инвариантность расстояния между двумя точками.

Инвариантом в данном случае является понятие «длина». В 1813 г. Гегель в работе «Наука логики» высказал мысль, что закон, отображающий движение, может быть представлен в виде степенного ряда

L(t)=A₀+A₁t+A₂t²+...,

где L(t)—пройденный путь; t—время; A₀,A₁,...—коэффициенты ряда Тей­лора.

Философское понятие «движение» охватывает это уравнение с коэффициен­тами бесконечного ряда, включая все возможные виды движений при любом на­боре коэффициентов, каждый из которых представляет, как это показал Гегель, яовое качество.

Так как бесконечное количество членов этого ряда невозможно учесть за конечный отрезок времени, то современная наука «отрывает» конечное количест­во членов и строит теории на некотором фиксированном числе членов, тем са­мым не принимая во внимание новые качества. Но всегда существует возможность перейти к следующему члену ряда (к следующему качеству). Тогда тео­рия, построенная из определенном количестве членов (качеств) ряда, будет яв­ляться частным случаем от более общей теории, построенной на уравнении с большим количеством членов (качеств). -

Отсюда изучение всякого движения — это изучение последовательности членов (качеств) бесконечного ряда, который отражает реально существующую диалектику перехода количества в качество.

В связи с такой постановкой проблемы возникают вопросы: какова размер­ность качества этого ряда? Какова динамика перехода количества в новое ка­чество?

В левой стороне уравнения движения стоит качество, которое имеет размер­ность пространства (длины, площади, объема). Следовательно, каждое качест­во в правой стороне имеет эту же размерность. Однако в каждое качество, за исключением первого, характеризующего начальное смещение системы, входит время в различных степенях.

Следовательно, коэффициенты ряда представляют измеряемые величины, которые обладают различной размерностью:

скорость—это качество, имеющее размерность [L·T^-1];

ускорение—это новое качество, имеющее размерность [L·T^-2];

изменение ускорения за единицу времени, имеющее размерность [L·T^-3], и вообще любое слагаемое в этом ряду — это новое качество, имеющее размер­ность[L^r·T^s].

Итак, форма записи законов природы в терминологии пространственно-временного континуума [L^r·T^s]—это такой способ записи, который не зависит от точки зрения исследователя. Легко заметить, что эта независимость от точки зрения исследователя обеспечена тем, что каждое понятие в законе может быть измерено.

Рассмотрим условия существования систем реального мира. Мир един, и предпосылкой этого единства является существование его объ­ектов. Нет ни одного объекта реального мира, который мог бы существовать без ресурса, мерой которого является энергия — определенная величина, имею­щая размерность [L⁵·T^-4]. и характеризующая способность совершать действие.

Существование объектов реального мира обусловливает наличие среды, а именно других объектов, с которыми данный объект находится в определенных отношениях Эти отношения проявляются во взаимодействии объекта и среды. Взаимодействие означает, что каждый существующий в объективной реальности объект обладает свойствами: а) воздействовать на среду и б) подвергаться воз­действию со стороны среды. Взаимодействие проявляется в том, что из объекта в среду и обратно (из среды в 0'бъект) поступают различные потоки. Это зна­чит, что любой существующий объект реального мира обменивается со средой потоком. В этом смысле поток — это то, без чего не может существовать ни один объект реального мира.

Поток фиксирует количество ресурсов (вещественно-энергетическо-информационных) в единицу времени, которыми обмениваются между собой объект и среда. Поскольку мерой любого ресурса в конечном счете является энергия, а количество энергии в единицу времени по определению есть мощность, мерой потока выступает мощность. Мощность—это определенная величина (качество), имеющая размерность [L⁵·T^-5]. Она характеризует возможности объекта оказывать воздействие на среду и возможности среды оказывать воздействие на объект.

Данные определения позволяют сформулировать необходимое условие суще­ствования объектов реального мира: объект существует, если он обменивается со средой потоками.

Справедливо и обратное утверждение: объект не существует, если он не об­менивается потоками со средой.

Но эти условия не показывают, как объект сохраняется и как он изменяется (развивается, деградирует). Именно поэтому сформулированные условия яв­ляются необходимыми, но не достаточными. Эти условия позволяют сформули­ровать аксиому возникновения и отмирания объекта. Объект возникает (рож­дается), если имеет место переход от несуществования к существованию, и на­оборот: объект отмирает, если имеет место переход от существования к несуще­ствованию.

Если мы утверждаем, что объекты реального мира существуют, то тем са­мым утверждаем;, что что-то сохраняется и что-то изменяется одновременно. Если сохраняется поток, то это означает, что данная величина является инвариантом относительно рассматриваемого класса объектов реального мира.

Если утверждается инвариантность некоторой величины, то тем самым ут­верждается наличие закона сохранения. Если обнаруживается в системе реаль­ного мира существование какого-либо закона сохранения, то это означает на­блюдение более чем одного закона изменения. Таким образом, имеются два класса законов: 1) класс законов сохранения; 2) класс законов изменения.

Данная классификация законов порождает следующий вопрос: каким обра­зом могут действовать в реальном мире два класса законов, когда один класс противоположен другому классу? Действительно, если законы первого класса утверждают неизменность чего-либо, то они тем самым как бы утверждают невозможность изменения. С другой стороны, существуют законы изменения» которые противоречат другому классу законов — законам сохранения. Как мо­жет что-либо изменяться, оставаясь в то же время неизменным?

Проведенное рассмотрение преследовало цель показать ненадуманную про­тиворечивость развития объектов реального мира. Выполненное здесь противо­поставление двух классов законов делает осязаемым диалектическую противо­речивость всякого движения, всякого изменения, всякого процесса развития.

Закон сохранения потока был открыт Д. Максвеллом в 1873 г, под назва­нием закона сохранения мощности. Он провозглашает инвариантность мощности, и записывается как

[L⁵·T^-5]= const.

Поясним этот закон. Любая система реального мира находится в движении. По этой причине в любую систему реального мира из среды всегда входят ка­кие-то потоки. Система преобразует эти потоки в полезную работу (активный поток на входе). Но часть вошедшего в систему потока из-за несовершенства этой системы превращается в пассивный поток (поток «отходов» или потерь), который через обратную связь возвращается в среду.

Согласно закону сохранения поток мощности между системой и средой всегда находится под контролем следующего соотношения:

P₁=P₂+Р₃. (3)

где P₁—мощность (или поток) на входе в систему из среды; Р₂—активный поток на выходе (или поглощенный системой); Р₃ — пассивный поток на выходе.

Это соотношение утверждает инвариантность мощности. В силу того, что все системы реального мира находятся в непрерывном движении, происходит из­менение потоков как из среды в систему, так и из системы в среду. Но как бы не изменялись эти потоки, они удовлетворяют условию (3), т. е. во все време­на сохраняется равенство, утверждающее неизменность размерности мощности.

Действительно, если увеличивается активный поток, то соответственно дол­жен уменьшиться пассивный поток, но уменьшиться так, чтобы их сумма обра­зовала полный поток на входе в реальную систему. Однако для разных клас­сов систем реального мира изменение активного и пассивного потоков происхо­дит по-разному.

Как известно из общей теории системы, все системы реального мира делятся на два класса:

0.1. класс—равновесные системы, т. е. замкнутые неэволюционирующие

системы;

0.2 класс — неравновесные системы, т.е. открытые эволюционирующие си­стемы.

Закон сохранения этих классов систем реального мира следующий:

1. Для равновесных систем справедливы следующие соотношения:

Е=const, где Е—полная энергия системы;

dP₂/dt=0.

2. Для неравновесных систем имеют место другие соотношения:

Econst; dP₂/dt0.

В свою очередь, все неравновесные системы могут быть разбиты на два .подкласса:

0.2.1—системы, которые эволюционируют к состоянию равновесия;

0.2.2—системы, которые эволюционируют от состояния равновесия. Закон эволюции системы подкласса 0.2.1 есть закон Томсона (лорда Кель­вина), открытого им в 1851 г., когда наука получила правило: «существует ве­личина, называемая энтропией, которая не убывает с течением времени».

Факт установления этого закона явился революционным моментом для всей науки. Он стал «законом предсказания будущего» во всех физических и хими­ческих явлениях, т. е. явлениях неживой природы. В потоковой терминологии этот закон записывается так:

dP₂/dt<0.

Данная запись означает, что полезная мощность для систем неживой при­роды убывает с течением времени.

Открытие 1851 г. поставило науку перед фактом исторического развития неживой природы. Использование этого закона позволило создать русскому ученому академику Вернадскому теохимию — науку об эволюции земной коры. Исто­рия земной коры «следовала» из применения этого правила предсказания бу­дущего. Множество фактов подтверждало универсальность найденного зако­на. Однако одно существенное «но» омрачало действие этого закона. Это «но» было обусловлено тем, что «системы Томсона» стремятся перейти в состояние «хаоса», а из этого следовало наступление «тепловой смерти вселенной».

В то же время действие законов для объектов живой природы, т. е. зако­нов, описывающих системы, эволюционирующие от состояния равновесия, убе­ждает в обратном. Достаточно забыть о качественном отличии процессов, про­текающих в живой и неживой природе, как безупречный аппарат предсказаний, используемый для неживых объектов, начинает давать прогнозы, неадекватные развитию системы типа «жизнь». Это качественное различие было выражено в виде закона развития живых систем русским ученым Э. С. Бауэром (в работе 1935 г.), который по праву может считаться основоположником теоретической биологии. Этот закон был сформулирован Э. С. Бауэром как принцип «устой­чивой неравновесности», заключающейся в том, что для биологических систем имеет место возрастание полезной мощности (внешней работы). Отсюда следова­ли, что рост полезной мощности биологических систем не должен убывать во времени.

Закон Бауэра записывается следующим образом:

dP₂/dt>0.

В отличие от неживых «систем Томсона», живые «системы Бауэра» должны из случайного набора элементов приобретать структуру. Более того, мерой оп­тимальности структуры является скорость ухода системы от состояния равно­весия. «Улучшение структуры» связано с положительным значением производ­ной от мощности рассматриваемой системы.

Таким образом, проведенное деление объектов природы (или систем реаль­ного мира) на равновесные и неравновесные позволяет точнее установить об­ласть применения существующих законов природы.

Подведем некоторые итоги. Мы очень кратко познакомились с языком, на котором записываются законы природы. Было показано, что .в сущности этих законов лежит диалектическое противоречие, которое и обусловливает тот факт, что в рамках одного закона сохранения существуют два закона изменения. Эти законы совместно и определяют условия существования систем реального мира.