1.6. Примеры моделей и реальных замкнутых систем
Мельников В.И.
Структурно-функциональный анализ некоторых моделей и реальных УЗС приведен в табл. 1. Наиболее близкими к АЗС являются УЗС, видом устойчивого равновесия, которых является аннигиляция. Разделение на объект – антиобъект (среду) во многих случаях условно (произвольно), особенно для целостных частей УЗС. Как правило, именно для этих систем такое разделение не сложилось и исторически.
Некоторые примеры имеют не установленные к настоящему времени параметры (отмечены вопросами). Больше всего их в самых простых и сложных УЗС. Эти пробелы в представлении системы означают недостаточную ее исследованность, т.е., соответственно, определяют возможное направление дальнейших исследований. Для модели это может означать ее несовершенство. Вообще говоря, указанные системы не являются с позиций ТЗС ни простыми, ни сложными, но их параметры не описываются в принятых в настоящее время количественных и качественных показателях и системах единиц измерения. Приведенные основные параметры являются унифицированными для любых систем и объектов, а методологически зависимые от них конкретные параметры определяются природой объекта.
Например, равновесие как конечная цель взаимодействия является унифицированным параметром любой УЗС. Но такая его конкретная разновидность, как подвижное равновесие системы человек-среда (с обменом веществ, информации, энергией и т.д.), свойственна только этой системе. Аналогично можно проанализировать и подсистемы человека любого иерархического уровня, т.е. отдельные системы, органы, части органов и т.д.
Для сложных составных систем, состоящих из многих объектов, обладающих различными состояниями, причем не только в сосредоточенном, но и распределенном состоянии (среда), а также имеющими те или иные допущения, квалифицируемые как самостоятельные действующие факторы (т.е. состояния), описание удобно осуществлять в аналитическом виде.
Представим изложенную концепцию в аналитическом виде для случаев простых и сложных АЗС и УЗС [53].
В самом простом случае АЗС, как говорилось выше, может быть представлена в виде двух противоположных частей:
= R0, | (8) |
где С1(0), С2(0) – состояние первой и второй частей относительно абсолютного нуля (АЗС); R(0) – соответствующий уровень равновесия (абсолютное равновесие).
Таблица 1. Анализ характеристик УЗС по методу замкнутой системы
Параметры УЗС | Реальные УЗС | |||
Электрон-позитрон* | Тело в пространстве (физическом вакууме) | Нагретое тело в холодной воде | Манометрическая трубка с жидкостью | |
1. Объект | Электрон | Тело | Нагретое тело | 1-я трубка |
2. Антиобъект (среда) | Позитрон | Пространство, физический вакуум | Холодная вода | 2-я трубка |
3. Состояние объекта | Заряд электрона | Количество вещества, энергии | Тепловая энергия тела относительно воды | Потенциальная энергия 1-й трубки относительно 2-й |
4. Состояние антиобъекта | Заряд позитрона | Протяженность, плотность, структура вакуума | Тепловая энергия воды относительно тела | То же 2-й трубки относительно 1-й |
5. Свойства объекта | Величина заряда, размеры, знак заряда, скорость движения относительно антиобъекта | Масса, размеры, плотность, заряд, скорость, температура, структура, цвет, прочность и т.д. | Объем, удельная теплоемкость, температура | Объем, плотность, высота уровня жидкости в 1-й трубке |
6. Свойства антиобъекта | То же | Напряженность, проницаемость, скорость распространения волн и т.д. | То же | То же для 2-й трубки |
7. Разделительная зона | Нет | Пространство | Вода | Соединительная трубка |
8. Вид взаимодействия | ?** | ? | Теплопередача | Движение жидкости |
9. Интенсивность взаимодействия | ? | ? | Интенсивность теплового потока | Скорость движения |
10. Вид равновесия | Аннигиляция | ? | Равенство температур | Равенство уровней жидкости |
* – аналогично анализируется частица-античастица.
** – параметр не известен (не определен).
Параметры УЗС | Реальные УЗС | |||
Система механических сил, действующих на массу | Бассейн с трубопроводами | Трубопроводы с жидкостью | Углерод в кислороде | |
1. Объект | Активные силы | Бассейн | Участок трубопровода с окружающим пространством | Углерод |
2. Антиобъект | ||||
(среда) | Реактивные силы и силы инерции | Подводящие и отводящие трубопроводы | Остальная часть трубопровода | Кислород |
3. Состояние объекта | Равнодействующая активных сил | Количество жидкости в бассейне | Энергия участка и окружающего пространства | ? |
4. Состояние антиобъекта | Равнодействующая реактивных сил и сил инерции | Суммарная производительность трубопроводов | Энергия остальной части трубопровода | ? |
5. Свойства объекта | Величина и направление активных сил | Количество жидкости в бассейне | Давление, расход, сопротивление, температура, теплоемкость жидкости | |
и участка пространства | Физические и химические свойства | |||
6. Свойства антиобъекта | Величина и направление реактивных сил и сил инерции | Площадь поперечного сечения, длина, коэффициент гидравлического трения трубопроводов | То же для остальной части трубопровода | Физические и химические свойства |
7. Разделительная зона | Нет | Трубы, бассейн | Трубопровод | Слои углерода |
и кислорода | ||||
8. Вид взаимодействия | Движение | Движение жидкости, изменение объемов | Нагрев участка и окружающего пространства, износ стенок | Горение, образование CO2 |
9. Интенсивность взаимодействия | Величина ускорения | Скорость изменения объема жидкости, производительность трубопроводов | Скорость движения, нагрева, падение давления | Интенсивность образования CO2 и количества тепла в единицу времени |
10. Вид равновесия | Неподвижность или постоянная скорость массы в инерциальной системе | Постоянство объема жидкости, нулевая суммарная производительность трубопровода | Отсутствие течения, напора, нагрева трубопровода | Углекислый газ (CO2), образованное тепло |
Параметры УЗС | Реальные УЗС (Человек – среда) | |||
Человек как система в среде обитания | Психическая система и ее среда | Нервная система и ее среда | Физиологическая система и ее среда | |
1. Объект | Человек | Психическая система | Нервная система | Физиологическая система |
2. Антиобъект (среда) | Общая среда обитания | Источники внешних психических воздействий | Источники внешних нервных нагрузок | Физиологическая среда обитания |
3. Состояние объекта | Состояние всех систем человека | Состояние психической системы | Состояние нервной системы | Состояние физиологических систем |
4. Состояние | ||||
антиобъекта | Состояние окружающей среды | Внешние психические нагрузки | Внешние нервные нагрузки | Температура, давление, газовый состав, пища и т.д. |
5.Свойства объекта | Комплекс физиологических, нервных, психических и других показателей | Индивидуальная система ценностей, психическая устойчивость | Возбудимость, тип и устойчивость нервной системы и т.д. | Комплекс физиологических показателей тела |
6. Свойства антиобъекта | Комплекс показателей среды | Показатели информации и других видов психического воздействия | Показатели воздействия на нервную систему (шум, свет, боль, вибрация и т.д.) | Комплекс физиологических воздействий (питание, температура, загазованность и т.д.) |
7. Разделительная система | Одежда, жилище, гигиена и культура, образ жизни и т.д. | Сон, отдых, физическая нагрузка | Сон, отдых, физическая нагрузка | Одежда, жилище, гигиена и культура, образ жизни и т.д. |
8. Вид взаимодействия | Обмен веществ, энергией, информацией и т.д. | Информация и другие виды взаимодействия | Стрессовые воздействия | Обмен веществ, тепла, энергетических потоков |
9. Интенсивность взаимодействия | Интенсивность обмена | Интенсивность стрессовых воздействий | Уровень стрессового воздействия | Интенсивность обменных процессов |
10. Вид равновесия | Сохранение человека, подвижное равновесие всех видов обмена | Сохранение психической системы, предельное состояние – счастье | Сохранение нервной системы (здоровье) | Сохранение физиологической системы (здоровье) |
Параметры УЗС | Реальные УЗС | |||||
Материя-сознание | Точка в системе координат | Действие и противодействие | Грамматическое предложение | Математическое уравнение | Единство и борьба противоположностей | |
1. Объект | Материя | Точка | Действие | Подлежащее | Левая часть | 1-я противоположность |
2. Антиобъект | Сознание | Система координат | Противодействие | Дополнение, обстоятельство, определения и т.д. | Правая часть | 2-я противоположность |
3. Состояниеобъекта | ? | Положение в системе координат | ? | В соответствии с его названием | По смыслу символов членов уравнения | Противоположность |
4. Состояние антиобъекта | ? | Тип и градация системы | ? | То же | То же | То же |
5. Свойства объекта | Объективно существовать | Положение в системе координат | Действия | То же, чтосостояние | То же | То же |
6. Свойства антиобъекта | Отражать (фиксировать) информацию о материи | Тип и градация системы | Противодействие | То же, что состояние антиобъекта | То же | То же |
7. Разделительная зона | ? | ? | ? | ? | Знак равенства | Зона между противоположностями |
8. Вид взаимодействия | Передача информации | Движение | Взаимодействие | Определено в сказуемом | По смыслу знаков | Борьба (противостояние) |
9. Интенсивность взаимодействия | Интенсивность передачи информации | Скорость | Интенсивность взаимодействия | По смыслу сказуемого | То же | ? |
10. Вид равновесия | ? | Неподвижность | Равенство действия и противодействия | Не определен | Тождество | Взаимоуничтожение |
Если АЗС состоит из большого количества частей, можем записать:
= R(0).
Учитывая, что некоторые части АЗС обладают целостностью (объекты), а другие – нет (среды), запишем:
= R(0), | (9) |
где S(0) – суммарное состояние всех нецелостных частей АЗС (среда).
УЗС может быть определена через АЗС следующим образом:
АЗС = УЗС + D = C1 + C2 + … + Cn–1 + S + D = 0 = R(0),
где C1, C2 и т.д. – приближенные состояния объектов АЗС; S – приближенное состояние среды; D – суммарная величина (состояние) принятых погрешностей (допущений)
или УЗС = C1 + C2 + … + Cn–1 + S.
С учетом возможных уровней взаимодействий и равновесий для первого уровня можем записать:
УЗС1 = C11 + C21 + … + C(n–1)1 + S1 = 01 = R(0)1,
где C11, C21 и т.д. – приближенное состояние первого уровня соответственно первого, второго и т.д. объектов; S1 – приближенное состояние среды первого уровня взаимодействия; R(0)1 – условное (приближенное) равновесие первого уровня; 01 – суммарное состояние УЗС первого уровня:
= R(0)1 | (10) |
или для второго уровня соответственно запишем:
УЗС2 = C12 + C22 + … + C(n–1)2 + S2 = 02 = R(0)2,
или
= R(0)2.
Для уровня «m»
= R(0)m,
или
= R(0)m | (11) |
Суммируя все части АЗС по всем уровням и переходя к УЗС, запишем:
(12) |
где Cij – состояние частей УЗС i-го объекта уровня j; Sj – состояние сред уровня j; 00 – суммарное состояние УЗС0 всех уровней.
Если к указанным слагаемым присоединить сумму допущений по всем уровням, то УЗС преобразуется в АЗС:
= R(0) | (13) |
Приведенные зависимости описывают ЗС только в структурном плане без изменения входящих в нее частей, т.е. отражают только какое-то мгновенное состояние ЗС.