Хайдаров К. А. Иерархии в природе. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ИЕРАРХИЙ. Иерархии в природе, обществе, технике и познании

Для того, чтобы иметь полное представление о месте теории иерархий в природе, рассмотрим основные, часто встречающиеся в деятельности человека и исследованиях примеры природных иерархий. При этом необходимо иметь в виду, что все природные иерархии сами являются элементами, уровнями иерархии более высокого ранга — организационной иерархии материи, иерархии иерархий, которая определяет степень сложности организации материи. На сегодня известны следующие пять ее уровней:

На физическом уровне, который представляет собой лес иерархий, который состоит из множества связанных между собой иерархий, наиболее важные из которых мы рассмотрим ниже.

Иерархия физического пространства

Данная иерархия является одной из базовых природных иерархий. У нее всего пять порядков: местоположение точки, протяженность линии, площадь поверхности, объем пространства, пространственный универсум.

Местоположение задает точку в пространстве, не имеющую ни протяженности, ни площади, ни объема. Бесконечное множество точек, разделенное бесконечно малыми отличиями местоположения в существенно одном направлении (смещением, с меняющимся на бесконечно малую по сравнению с ним величину направления), задает ненулевую протяженность или линию в пространстве. Бесконечное множество линий, разделенных бесконечно малыми отличиями местоположения в направлении, отличном от направления линии, задает поверхность, имеющую ненулевую площадь. Бесконечное множество поверхностей, разделенных бесконечно малыми отличиями местоположения в направлении, отличном от её протяженности, задает поверхность, имеющую ненулевой объём. Бесконечное множество объемов, заполняющих всё пространство, определяет универсум — ничем не ограниченное пространство Вселенной.

Пространственная иерархия имеет один корень — универсум, включающий в себя все объемы, поверхности, линии, точки. Точка в пространстве — это лист пространственной иерархии. В любом другом уровне пространственной иерархии содержится бесконечное множество точек пространства.

Физическое пространство не надо путать с математическими пространствами (евклидовым, римановым, пространством Лобачевского), ибо последние лишь есть воображение, существующее в мозгу, логико-математические модели, представления, которые лишь косвенно связаны (Евклида) или вообще не связаны (Римана, Лобачевского) с физической реальностью.

Иерархия времени

Иерархия времени стоит над иерархией физического пространства ибо физическая реальность , говоря словами блаженного Августина, физический мир существует не со временем, а во времени, в его точке «сейчас» и более нигде; прошлого уже нет, а будущего — еще нет. Прошлые состояния остаются лишь в отпечатках памяти (информации данных): вещей и людей, а будущие — формируются текущими действиями и намерениями (управляющей информацией).

Таким образом, физическое время есть сугубо необратимая, не ветвящаяся последовательность событий, расставляющая их в последовательной иерархии — от бесконечного и недавнего прошлого, являющегося причиной существования последующих состояний - следствий, через настоящее — точку «ноль», «сейчас», до будущего, продолжающегося в бесконечность.

Причинно-следственная иерархия событий

Следствием иерархии времени, охватывающей сразу всю физическую реальность одновременно, является причинно-следственная иерархия событий, в отличие от иерархии времени, имеющая множество ветвей-причин, ведущих к данному событию и множество ветвей-следствий, ведущих от данного события к последующим, то есть более поздним во времени, состояния которых зависят от данного события.

Для правильного понимания причинно-следственного механизма физического мира необходимо определиться с терминологией.

Событие - физическое состояние какой-либо целостной части физического мира, имевшее место в определенное время в определенном месте. Как место, так и время события не есть точки, но область существования данного события. К событиям могут относиться явления, объекты, процессы, происходящие в физическом мире.

Простая достаточная причина - единственное событие, неотвратимо приведшее (приводящее) к появлению, возникновению данного события.

Возможная причина - событие или комплекс событий, свершившихся ранее данного и идентичное одному или нескольким из комплекса событий сложной причины, относительно которого (которых) нельзя сделать однозначного вывода как о ее принадлежности, так и о ее непринадлежности к комплексу действительной сложной причины.

Возможное следствие - событие, которые может необязательно возникнуть в результате возникновения данного события.

Материально-физическая иерархия

Эта природная иерархия охватывает иерархические уровни физической материи. На сегодня известно 15 таких уровней, но в силу бесконечности Вселенной количество уровней в ней, по-видимому, также бесконечно.

Амер эфира - (др.греч. a-mer - неизмеримый, термин введенный Демокритом из Абдер, V в. до н.э.) единый, самый базовый элемент физической материи, его корпускула. Из амеров состоит любая физическая материя. Параметры корпускул эфира гениально рассчитал Макс Планк в самом конце XIX века. Это известные с тех пор длина Планка (фундаментальная длина), представляющщая радиус корпускулы эфира, фундаментальная единица массы (масса Планка) и энергия Планка. Дж. Максвелл, В. Кельвин и Дж. Лармор рассматривали амеры, как волчки, в отношении их главного свойства - вращения вокруг собственной оси.

Уровень корпускулярного эфира - низший, самый базовый из известных уровней физической среды, материи, состоящей из амеров. Корпускулярный эфир — это та базовая среда, на которой построены любые объекты во Вселенной. Корпускулярный эфир — это абсолютная система отсчета во Вселенной, относительно которой Солнечная система движется со скоростью Маринова — 360 км/с. Корпускулярный эфир обладает свойствами сверхтекучего псевдо-твердого тела. Его ближайший аналог — твердый (порошкообразный) гелий

Уровень доменного, гравитационного эфира - уровень доменов эфира, каждый из которых состоит из 10⁶³ корпускул и представляет собой постоянно рекристаллизующиеся агрегаты (монокристаллы) из эфирных корпускул. Среда доменного эфира обладает свойствами несжимаемой жидкости, что ярко проявляется в законах гравитационного поля: законе всемирного тяготения, гравитационных волнах и планетарных резонансных явлениях.

Уровень элекромагнитного эфира - уровень своеобразной эфирной пены, находящейся на границах доменов эфира. Впервые основные свойства этой среды открыл в XVIII веке Даниил Бернулли, назвав ее вихревой губкой. В XIX веке Джеймс Максвелл вывел для этой среды свои знаменитые уравнения электромагнитного поля, которые считаются классикой.

Уровень элементарных частиц - уровень субатомных частиц, «кирпичиков», из которых состоит любое вещество: электроны, протоны, нейтроны. Изучается физикой элементарных частиц.

Атомарный уровень - уровень химических элементов таблицы Менделеева, 1869, был косвенно известен великим людям с античных времен, например, Демокриту из Абдер, V в. до н.э. благодаря логическому анализу природных свойств веществ. Изучается атомной физикой.

Молекулярный уровень - уровень химических соединений атомов, проявляющих свои уникальные свойства, определяемые характером межатомных связей. Изучается химией.

Микроскопический уровень - уровень молекулярных агрегатов, обеспечивающих тонкие свойства вещества, недоступные отдельным молекулам. Примеры: каталитические и биофизические процессы (передача наследственной информации) и объекты (вирусы, бактерии, клетки).

Миллископический уровень - уровень, на котором проявляются такие специфические свойства вещества, как поверхностное натяжение и трибоэффекты, не характерные для иных уровней.

Макроскопический уровень - уровень трёх агрегатных фаз ассоциаций молекул: твердого тела, жидкости и газа. Изучается классической физикой и ее дочерними естественными и техническими науками.

Геологический уровень - уровень внутрипланетных сред: атмосферы, гидросферы, литосферы. Изучается метеорологией, гидрологией, геофизикой и их дочерними науками.

Планетарный уровень - уровень отдельного небесного тела с его гравитационным, магнитным и иными полями в окружающем космическом пространстве.

Звездный уровень - уровень планетных систем, их гравитационных полей, кинематики и динамики движения планет и звезд.

Галактический уровень - уровень звездных систем: шаровых скоплений, эллиптических и спиральных галактик, их взаимодействия.

Аттракторный уровень - уровень гравитационных скоплений галактик, отличающийся от астрономических скоплений тем, что последние часто являются лишь визуальным скоплением, наблюдаемым астрономами под углом зрения со стороны Земли. Самым ярким примером гравитационного скопления является Великий Аттрактор, обнаруженный в прошлом веке.

Каждый уровень материальной иерархии характеризуется своими индивидуальными качествами, отличающими его от иных уровней материи. На каждом уровне включаются свои физические законы, не имеющие сколько-нибудь существенного значения на иных уровнях, как правило, в связи с количественной элиминацией (уменьшением до потери значимости). То есть какой-то рабочий параметр либо очень мал, либо очень велик, чтобы влиять на процессы данного уровня иерархии.

Химическая иерархия вещества

Химическая иерархия вещества включает в себя все виды химических веществ, которые могут быть получены путем соединения атомов в определенном порядке. Первые два уровня химической иерархии пересекаются с двумя уровнями физической иерархии — атомом и молекулой. Последние два уровня пересекаются с иерархией биологических объектов. На самом деле химическая иерархия представляет собой не простую иерархию последовательных уровней, а труднообозримый иерархический лес сложной структуры. Поэтому, для того, чтобы не перегружать большинство читателей, как правило, далеких от химии, перечислим лишь 4 основных связующих уровня химической иерархии:

Первый уровень — это уровень простых химических веществ, состоящих из одинаковых атомов химических элементов.

Второй уровень — это сложные неорганические (мономерные) вещества, состоящие из разных атомов химических элементов. Важнейшими классами сложных неорганических веществ: оксиды, основания, кислоты и соли. Они называются мономерами из-за отсутствия прямых ковалентных связей между атомами одноименных химических элементов.

Третий уровень — это олигомеры, представляющие молекулы, каркасом которых является цепочка одного и того же элемента, например, углерода или кремния, который позволяет существенно усложнять молекулу путем «нанизывания» на эту цепь множества иных химических элементов и ионов молекул, получая великое множество разновидностей молекул с совершенно различными свойствами.

Четвертый уровень — это уровень полимеров, в которых цепочка базового элемента (углерода, кремния) представляет собой длинную, иногда много тысяч и даже миллионов атомов.

Биологическая иерархия, иерархия живых организмов

Хотя данный тип иерархии был известен с античных времен (Гептадор и последователи), наиболее стройное описание он получил в систематике живых организмов Карла Линнея, а в части микроскопических уровней — в работах Роберта Гука (Микрография и др.). Естественно за прошедшие после Линнея и Гука три века биологическая иерархия была более тщательно изучена и углублена многими исследователями, в особенности, в части молекулярной генетики. Как известно читателю со школьной скамьи, это самая сложная из известных иерархий, в которой на сегодня известно 20 уровней, первые 2 из которых пересекаются с химической иерархией, а 12 последних — с иерархией соообществ.

Органические основания - органические, то есть на базе углерода, ионы, обладающие свойствами, необходимыми для построения из них органических молекул.

Органические молекулы - молекулы, основанные на углеродных полимерных связях: РНК, ДРК, белки, жиры, углеводы, энзимы и гормоны.

Особь, многоклеточный организм - отдельный организм, целостная совокупность органов, представляющая собой единство наследственности (генотипа), фенотипа, особых свойств поведения, приобретенных в процессе жизни.

Клан, племя - наследственно и функционально связанная совокупность стай и семей, образующих общественное сообщество.

Популяция, порода - генетически однородное сообщество особей, имеющих регулярные наследственные связи внутри сообщества и живущих в относительной изоляции от других популяций.

Раса, подвид - множество схожих по генотипу популяций одного вида, адаптированных к определенным экологическим, географическим нишам.

Вид - сообщество рас, имеющих достаточно однородный кариотип для беспрепятственного скрещивания без нарушения наследственности.

Род - множество родственных биологических видов, имеющих принципиальную совместимость генотипа (качественно-количественную структуру кариотипа) Только внутри рода принципиально возможно скрещивание особей разных видов, однако не гарантирующее нормального потомства. Пример: волки и собаки принадлежат к одному роду, имеют однаковое количество хромосом одинаковых по структуре (совместимых). Между ними возможна гибридизация — волкособы. Так же во многих других родах: мулы, лошаки, тигрольвы и пр.

Отряд животных / порядок растений - множестово семейств, объединенных единым происхождением, характером метаболизма.

Царство, мир - совокупность типов живых организмов, объединенных общим типом метаболизма:

созидающий тип (фото- хемосинтезирующие растения);
потребительский тип (грибы и их аналоги, перерабатывающие органические останки);
разрушительный тип (животные, переваривающие ткани других организмов).

Пищевая пирамида в природе

Отдельную иерархию составляет известная пищевая пирамида, определяемая характером метаболизма и обеспечивающая существование биоценоза, биосферы в целом. Ее, также как и химическую, рассмотрим упрощенно. Здесь также 7 основных связующих уровней, первый из которых пересекается с химическим уровнем органических полимеров.

Гумус - биохимический уровень останков отмерших организмов, сам по себе представляющий иерархию сукцессии — последовательных этапов разложения и потребления организмами низшего уровня, формирующих естественный плодородный слой почвы.

Сапрофиты, трупоеды, грибы - бактерии и многоклеточные организмы питающиеся останками отмерших растений и умерших животных.

Фотосинтезирующие растения - растительные организмы питающиеся с помощью своей корневой системы гумусом и осуществляющие биохимическую генерацию сложных белковых веществ, жиров и углеводов для своего роста.

Паразиты, вампиры, вирусы, инфекционные бактерии - малые хищные животные, питающиеся кровью других животных, обычно не убивая их. Распространяются путем инвазии или инфекции.

Знаете ли Вы, что в 1965 году два американца Пензиас (эмигрант из Германии) и Вильсон заявили, что они открыли излучение космоса. Через несколько лет им дали Нобелевскую премию, как-будто никто не знал работ Э. Регенера, измерившего температуру космического пространства с помощью запуска болометра в стратосферу в 1933 г.? Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.