Сайт Проекта

"Рисуя Минералы..."

 

 

Ю. М. Дымков

РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ ЗНАНИЙ КАК ПРОЦЕСС
╚КРИСТАЛЛИЗАЦИИ╩ ИНФОРМАЦИИ


 

╚Едва ли найдется наука, в которой явление роста не имеет определенного значения,                                                                               и хотя рост кристаллов, эмбрионов и обществ сильно различаются по сложности,                                                                             тем не менее многие принципы и понятия, важные на более низких уровнях,                                                                            проявляются также и на более высоких уровнях╩
                                                                         К.Боулдин [3], с. 113

 

                Большинство (если не все) активно растущих направлений минералогии направлены сейчас на решение специфически минералогических, геологических или технологических процессов. И действительно, минерал несет обширную информацию об условиях и процессах своего образования и роста как химически индивидуализированного природного твердого тела, о процессах его природного изменения и разрушения. Эта информация, казалось бы, может быть использована лишь для генетических и технологических целей (синтез и переработка), но она имеет и более общее значение.
                В приведенных здесь заметках рассмотрены некоторые идеи о возможности использования механизма (или отдельных аспектов) кристаллизации и прежде всего данных, которые накоплены в этой области кристаллографией и минералогией, для своего рода динамической геометризации растущих научных знаний и в перспективе - для кибернетического моделирования развития любых научных систем. Эта возможность реализуется путем сравнения между собой двух классов систем научных знаний или научных систем, тех идеальных по своей природе систем, с системами кристаллографическими, имеющими физическую природу.


               Аналогии и системы.   Считается [22], что аналогии это сходство двух сравниваемых предметов, явлений, а в нашем случае - систем. Это сходство можно обнаружить в разных случаях на разном уровне: на уровне результатов (кристаллы и системы знаний с плотнейшей упорядоченной упаковкой информации);
 - на уровне поведения или функций (например, сходство в законах упорядоченного роста, в особенностях роста и преобразования, геометрический отбор, с которым мы познакомимся в дальнейшем, и пр.);
 - на уровне структур в самом общем значении этого слова.
                В рассматриваемых здесь аналогиях  - это растущие кристаллические структуры, которые полностью обеспечивают ╚относительно устойчивое единство элементов╩, включающего и целого и упорядоченность процессов.

                Существует очень много определений понятия система.  Остановимся на одном из них:   ╚Система есть множество упорядоченных и связанных между собой элементов, обладающих единством, которое проявляется в общей для всего множества функций, в относительной автономности его поведения╩ ([1], с.236). В более простых определениях подчеркивается, что система это ╚целое, составленное из многих частей╩, ╚... все, что можно рассматривать как отдельную сущность...╩ [18], ╚...организованное множество, образующее целостное единство╩ [21] и т.д.
                Несколько слов о понятии ╚знание╩. Академик В.И.Вернадский [4] понимал под знанием эмпирический факт. По современным представлениям [5], факты воспроизводимы, проверяемы, могут быть использованы для дальнейшего познания и вместе с тем являются особым видом идеализации. Научные знания отличаются следующими особенностями: они специфически конкретны, эмпирически проверяемы и системны. Системность характерна для любого научного знания. В последнее время знание рассматривается [7] как категория; знание может быть чувственным, наглядным, художественным, абстрактным.
                Известно, что в любой системе есть иерархические уровни:  каждая система состоит из подсистем, те в свою очередь - из подсистем второго порядка или из каких-то более простых элементов. Особенно наглядно это иллюстрируется кристаллическими системами.
                Кристалл как система.   Внешние целостные свойства кристаллов определяются их особым внутренним строением: трубчатые волокна сложены спирально скрученными слоями атомов, шары представляют собой радиально расщепленные формы, а многогранники росли параллельными слоями. Не меньшую роль здесь играет среда и было бы более правильным говорить о том, что целостные свойства кристалла определяются взаимодействием его элементов с внешней средой.
                Внутренние целостные свойства кристаллов, например, спайность, различные физические свойства и др. - зависят преимущественно от химического состава и типа кристаллической решетки. Зарождение и дальнейший рост кристаллической решетки, строение (текстура) и форма кристалла, также определяется взаимодействием кристаллической решетки и окружающей среды. Если же рассматривать кристаллы какого-то конкретного минерала, то о влиянии среды можно говорить и на более высоком уровне: сам состав атомов (ионов) и тот тип кристаллической решетки, которая из них возникает, отражает параметры окружающей среды - физическое состояние ее, состав, концентрацию компонентов, давление, температуру и т.д. Вся эта окружающая среда, оказывающая влияние на свойства и поведение возникшего в ней минерала, по отношению и к кристаллу и к минералу является системой более высокого порядка.
                Кристалл - классический пример постройки из упорядоченных элементов различного иерархического уровня. Многие совершенные кристаллы состоят из пирамид нарастаний граней: каждая грань в результате послойного нарастания наращивает свой объем и в условиях, когда поверхность грани по мере роста расширяется, этот объем будет иметь форму пирамиды, сужающейся к центру зарождения кристалла. Пирамиды нарастаний граней - радиальные элементы системы, а о кристалле в целом можно сказать, что он имеет секториальное строение [12].
                И пирамиды нарастаний граней и кристаллы в целом растут слоями. Зоны роста кристалла - тангенциальные элементы системы. Секториальное строение есть следствие зонального роста. Многие кристаллы, особенно при изменении формы в процессе роста (например, при смене октаэдрической формы на кубическую) проходят стадию скелетного роста и имеют соответственно скелетное строение,  хотя внешне это будут полные многогранники. Реальные кристаллы несовершенные, но в них выделяются участки блоки, имеющие более совершенную кристаллическую решетку. Блоки в пределах зоны роста или пирамиды нарастания имеют субпараллельную ориентацию (перпендикулярно граням), что характерно для многогранников. Если блоки постепенно приобретают радиальную ориентировку, то такие пирамиды нарастания постепенно покрываются сферическими мозаичными гранями и имеют в целом сферокристаллическое строение.
                Таким образом, многие особенности внешней формы и анатомии кристаллов связаны с упорядочением элементов кристаллической системы различного иерархического уровня. Под упорядоченным состоянием элементов кристаллической системы, начиная от атомарного уровня (плоские сетки) и кончая зонами роста, понимается параллельность слоев частиц, либо закономерное изменение параллельности с радиальным, тангенциальным или спиральным расположением частиц или дефектов.
                В минералогии отдельные кристаллы и кристаллические зерна минералов рассматриваются как минеральные индивиды, а их скопления - как агрегаты.  Между понятиями  ╚минеральный индивид╩ и ╚минеральный агрегат╩ существуют сложные отношения [8, 23].
                В системном анализе по степени .внутреннего единства все системы делятся на два крайних типа - ╚агрегативные╩ (суммативные) и  ╚органично-целостные╩ [1].
                Используя системную терминологию, можно сказать, что агрегат характеризуется преимущественно суммативностью - в них элементы системы (отдельные зерна) не зависят друг от друга, а индивид - преимущественно целостностью,  естественно, с известной долей условности.  Но, пожалуй, самой важной особенностью кристаллов является их способность к закономерному росту. Кристаллические системы - растущие, развивающиеся системы и это более всего сближает их с научными развивающимися системами.
                Наука как система.   Наука, научное направление, гипотеза и тд.  -  все они при специальном рассмотрении становятся объектом системного анализа.  Занимая определенное место в иерархии систем, и наука и какой-то её элемент, во многих аспектах, представляют собой нечто целое. То, что научное знание характеризуется определенной целостностью, совокупностью специфических связанных между собой элементов, известно с античности и, как отмечает В.Н.Садовский, многие ученые  ╚... убеждены в том, что научное знание и даже его отдельные компоненты представляют собой соответствующие системы╩ ([18], с.94).
                Подобно кристаллическим системам системы знаний имеют свою структуру, но в отличие от кристаллов, структура здесь не вещественная. Под структурой здесь рассматривают сеть связей абстрактных элементов системы и их отношений. Системы научных знаний - это растущие, изменяющиеся системы. Механизм развития таких систем проанализирован Б.М. Кедровым [11]. Важная роль в построении научного знания отводится теоретическому синтезу (росту, систематизации) из мысленно дезинтегрированного методом теоретического анализа объекта исследования и создания мысленной модели такого объекта.
                Системы рассматриваются как открытые, когда они влияют на среду и (или) сами испытывают такое воздействие, и как закрытые, когда такое влияние отсутствует (по крайней мере, теоретически). В этом плане все системы расклассифицированы [18], однако, развивающиеся системы в развивающейся среде занимают свое место в классификационной ячейке лишь на малый отрезок времени. Развитие научной системы - это способ её самосохранения путем постоянного роста за счет новой информации,  т.е. приспособления системы к изменяющимся (взаимным) связям с окружающим миром, с сосуществующими растущими или изменяющимися системами. В этом плане научное знание, также как кристаллы и сферолиты самоорганизующиеся системы.
                Как целостный объект научная система с чего-то начинается (зарождение), затем растет (количественно) и развивается (качественно). Вся история существования кристаллической системы, начиная с зарождения и кончая изменением ее целостности и распадом, рассматривается онтогенией минералов или кристаллов [6, 12]. Вместе с тем онтогенетический подход имеет общее значение и применим к научным системам.
                При использовании аналогий необходимо учитывать возможность переноса знаний с модели на сравниваемый объект. Есть особые ╚правила переноса╩, которые включают помимо оценки сходства, определенную оценку несходных элементов [19]. для специального разбора условий ╚переноса знаний╩ в нашем случае, когда речь идет лишь о постановке проблемы, идея еще не созрела. Поэтому мы ограничимся здесь лишь некоторыми замечаниями.
                Академик В.И.Вернадский считал, что область биологических и гуманитарных наук, во всяком случае большая часть основной массы систематизированных знаний  ╚...никогда не может быть сведена... к математической обработке, к тем эмпирическим обобщениям первого рода, к которым, мы видим, сводятся природные косные тела к кристаллическим пространствам и кристаллическим многогранникам╩ ( [4], с.76 ).  Он привел ряд важных эмпирических обобщений, подчеркивающих различия между кристаллическими телами и живым веществом. Конечно, невозможно провести полные (изоморфные) аналогии между системами знаний и кристаллическими системами - слишком различны функциональные связи между элементами, велик разрыв в уровнях организации систем, а это тоже немаловажный фактор.  Известно,  ╚... чем ниже уровень организации системы, тем в большей степени целое обусловлено частями, и, наоборот, чем выше уровень организации, тем больше части зависят от целого, от системы и её функции╩ [14]. Особенно сильно разница в организации систем отражается на понимании структуры систем. Но наша задача - искать черты сходства, так как различия очевидны.
                Онтогения систем.   И наука в целом и любое научное направление - проходят все стадии зарождения и развития. Они имеют свою точку отсчета, свое начало и свой конец, свое содержание и форму и, как оформление целостные объекты имеют свою онтогению и филогению, т.е. свою историю индивидуального и видового (группового) развития. Существует много исходных моментов в зарождении и развитии научных и кристаллических систем, систем идеальных и материальных, но здесь можно привести только единичные примеры.
                Прежде всего о тонком механизме роста системы. Вот что пишет об этом А.В.Славин:  ╚Формирующаяся система знаний становится как бы мощным магнитом, притягивающим к себе и организующим всю вновь поступающую информацию о том или ином классе предметов╩ ( [19], с. 192 ).  И кристалл можно сравнить с магнитом, притягивающим мельчайшие опилки железа. В пределах так называемого дальнодействия, в растворе или расплаве, мельчайшие зародышевые частицы, молекулы или атомы под действием электрического поля кристалла притягиваются к нему и принимают в соответствии с расположением заряженных ионов на растущей поверхности (в растворе дальнодействие осуществляется через двойной электростатический слой) общую для всего кристалла ориентировку. Но продолжим цитату:  ╚Увеличение количества информации об объекте делает образ все более динамичной системой╩. Отметим, что минералоги также заметили признаки более быстрого роста крупных кристаллов по сравнению с присутствующими здесь же мелкими кристаллами [6].
                Главнейшая роль в организации растущих кристаллических систем принадлежит двум факторам - кристаллической структуре и кристаллографически упорядоченным (закономерным) дефектам.  Если память о закономерных дефектах может, например, при изменении условий роста, будет затухать, то память о кристаллической структуре сохраняется свежей в любом случае. Как уже отмечалось, она служит постоянным и важнейшим механизмом преемственности физических и химических свойств зародыша растущим минеральным индивидом.
                Совершенно новое знание обычно зарождается и растет в открытом пространстве, почти свободном от каких-то иных научных систем. Новые данные в уже известной области зарождаются и растут на поверхности или в объеме старых систем, старых знаний. Однако, в любом случае, как подчеркивает А.Ф.Зотов [10], существует определенная преемственность в развитии знаний. Если новое научное направление зарождается в объеме или на поверхности какой-либо старой,  ╚окристаллизованной╩ научной системы, то оно, подобно кристаллам минералов использует соответственно внутренние (эндотаксия) или внешние, поверхностные (эпитаксия) узлы и конструкции. Старые данные и представления заменяются (вытесняются) новыми в одних случаях без использования, в других - с частичным использованием старой информации, подобно метасоматическому вытеснению или замещению одного минерала другим [16].
                Используя и далее минералогическую терминологию, можно говорить, что объемы систематических знаний имеют определенную плотность информации и в этом плане системы могут быть рыхлыми, пористыми или монолитными как минералы. В процессе роста не только объем растущей системы знаний, но и плотность тех или иных  участников объема увеличивается. В результате этого в системе накопленных знаний возникает определенная неоднородность.  В генетическом плане можно говорить о двух видах неоднородностей. Одна из них связана с экстенсивным расширением знаний (первичная);  в простейшем случае она сопоставима с неоднородностью, возни -кающей в процессе роста кристаллов.  Другая неоднородность (вторичная) связана с углублением знаний,  с уплотнением за счет увеличения упорядоченной информации различных элементов системы. Уплотнение в пределах уже сформировавшегося более или менее однородного объема системы вызывает  ╚усадку╩ и связанные с ней разрывы между отдельными областями знаний в пределах ранее однородной растущей системы, что может вызвать распад научного направления, его ╚расщепление, появление новой структуры (связей между элементами) и тд. Такие явления сравнимы с рекристаллизацией или блокованием кристаллов, с перекристализацией их и пр.
                Перекристаллизация минералов идет с растворением мелких зерен и ростом более крупных. Аналогично, мелкие научные системы по мере истощения традиционной информации станут неустойчивыми.  В конечном итоге они укрупняются, а при проявлении новой информации метасоматически замещаются новыми системами либо диспергируются на составляющие элементы (субсистемы, понятия), которые будут питать более крупные развивающиеся системы. Чужеродные  ╚частицы╩ - элементы при этом отталкиваются или сегрегируются  в сосуществующие системы понятий. В целом происходит очищение научных знаний от избыточной  ╚чужеродной╩ информации, захваченной кристаллизующейся системой в процессе быстрого роста.
                Перекристаллизацию зернистого агрегата с укрупнением зерен можно в некотором приближении рассматривать как модель систематизации однородных, но неупорядоченных знаний.  Перекристаллизация - один из способов реорганизации кристаллических систем в приспособления их к новым условиям. Более наглядный механизм самоорганизации мы видим на примере так называемого геометрического отбора кристаллов в процессе их совместного роста.
                Геометрический отбор.  Принцип отбора формулируется во многих науках и в общей форме определяется [20] как ╚принцип дифференциального сохранения устойчивых форм╩, в информации  - ╚метод проб и ошибок╩ и тд.
Геометрический отбор растущих кристаллов выражается в том, что из большого числа различно ориентированных на какой-то поверхности (подложке) зародышевых кристаллов в конечном итоге выживают и разрастаются лишь те, которые первоначально занимали благоприятное положение (были ориентированы перпендикулярно подложке, занимали максимально выступающие участки подложки) [б].  Рост знаний в пределах заданных пространств при целевых научных исследованиях может быть сравним с такой в какой-то мере ╚самоорганизованной╩ совместной кристаллизацией индивидов (кристаллов, сферолитов, дендритов) системой,  подчиняющейся геометрическому отбору. Растущие  ╚кристаллизующиеся╩ научные системы, ориентированные под минимальным углом к вектору информации, будут разрастаться и захватывать пространство,  лишая возможности для дальнейшего роста системы, вектор разрастания которых отклоняется от вектора потока информации под большим углом.  Для кристаллов - это захват геометрического пространства,  для дендритов - захват источников питания.
                Геометрический отбор проходит одновременно на разных уровнях строения кристаллических образований. В кристаллах мы отчетливо видим проявление его на уровнях блоков, пирамид роста и, наконец, - монокристаллов. В сферолитах - на уровне блоков, слагающих кристаллические волокна, на уровне самих волокон, на уровне сферокристаллических пучков волокон и, наконец, на уровне сферолитов, при образовании сферолитовых корок. Аналогично, в научных системах мы можем ожидать геометрическую самоорганизацию отдельных элементов системы различного иерархического уровня.
                Геометрический отбор на уровне блоков происходит по принципу выживания блоков минимально отклоненных от ориентации всего кристалла или зоны роста (матрицы) [8].  В тектологии такой отбор назван ╚матричным отбором при постоянной матрице, или консервантным матричным отбором╩ ( [20],  с.254 ). Известно, что и развитие знаний с минимальным отклонением от парадигмы происходит с наименьшими трудностями.
                Геометрический отбор среди совместно разрастающихся кристаллов не одного и того же, а нескольких разных минералов, может быть использован для проведения аналогии с совместными ростом систем разнородной информации, с одновременным ростом различных научных гипотез, с развитием соперничающих научных направлений и т.д. Разнородность здесь выражается геометрически в различных скоростях разрастания ╚кристаллизующихся╩ систем.
                Можно проводить различные аналогии и выбирать различные кристаллизационные модели для анализа развития научных знаний в зависимости от сложности (уровня организации) таких знаний.  Дендритная система организации пригодна для исследования кинетики начального развития сложных научных направлений. Для анализа взаимодействия более мелких научных систем можно воспользоваться, например, аналогией с системами более плотных сложных индивидов - сферолитов.  Известно, что даже при равной скорости роста сферолиты, расположенные выше своих соседей,  разрастаются, а сферолиты, расположенные в пониженных участках  -  зарастают [б].
                В бесконечном пространстве -времени развитие двух разнородных  ╚кристаллизующихся╩ научных систем будет зависеть не только от соотношения скоростей роста, но и от количества той или иной информации.
                При помощи геометрического отбора среди субиндивидов различного порядка растущие кристаллы преодолевают всевозможные помехи, вызванные посторонними включениями, препятствующими его идеальному росту. В бесконечном пространстве-времени любая конечная, растущая по кристаллическому образцу, система научного знания приобретет в итоге форму кристалла или сферолита,  т.е. многогранника или шара.  Стремление кристаллизующейся системы приобрести форму монокристалла и сферолита равнозначно стремлению системы к внутренней гармонии (целесообразной упорядоченности), к оптимальной поверхностной энергии.
                Проводя дальнейшие аналогии, можно сказать, что и субсистемы (элементы) идеально завершенной научной системы образно (и, наверное, в любом условном отображении) будут внутренне гармоничны, а внешне должны иметь форму какого-то кристаллического индивида или субиндивида.  Представление об окристаллизованности системы можно сравнить здесь с пониманием красоты и не даром утверждает академик А.Б. Мигдал, что само  ╚...понятие красоты играет важную роль для проверки правильности  результатов и для отыскания новых законов и является отражением в нашем сознании гармонии, существующей в природе╩ ( [13],  с.245 ).
                Геометрический отбор среди совместно кристаллизующихся систем позволяет, например, наглядно представить, как объем  ╚кристаллизующегося╩ научного направления (в организованном выражении, объем работ групп, лабораторий и т.д.) зависит от увеличения объема и условий развития смежных направлений, от их количества, значимости и тд. Мелкотемье - свидетельство экстенсификации исследований, неправильно выбранного отношения ╚пространства╩ исследования и числа научно-исследовательских тем.
                Пространство кристаллизации.   ╚Пространство╩ исследования определяется кругом (сферой) проблем. В принципе, пространство исследования в отличие от пространства кристаллизации бесконечно;  бесконечно и время истощения доступной информации. Однако, в реальной науке для большинства проблем истощение  доступной информации наступает, по-видимому, в ограниченный отрезок времени и, следовательно, из ограниченного пространства. Такое ограниченное пространство сопоставимо с пространством кристаллизации.
                Как и для растущих кристаллов, для развития научных систем важна концентрация и общие объемы информации и в пределах конечных (замкнутых) пространств кристаллизации и скорость поступления (массопереноса) информации к растущей системе. Разумеется, речь идет о возможности получения целевой информации на данном уровне исследования.  Избыток (пересыщение) информации ведет к образованию нестабильных систем (аналоги мелкозернистых агрегатов) сравнительно быстро укрупняющихся за счет  ╚блокового╩ упорядочения (╚перекристаллизациии╩) в более устойчивые. Информационное истощение в определенных областях растущего научного знания особенно быстро ведет к  ╚перекристаллизации╩ и к упорядочению информации в системе.
                Область познания для конкретных наук обладает пониженной симметрией, так как ограничена областями познания соседних наук. Конечно границы между ними условны, существуют переходные  ╚эвтектоидные╩, ╚дендритные╩ и иные структуры.  Границы, если можно сказать так,  пунктирны, но они существуют... Поэтому области познания отдельных научных систем подобно конкретным геологическим (технологическим) пространствам                  кристаллизации, имеют определенную форму. Как и в природе и в технике, форма пространства кристаллизации в свою очередь так или иначе будет отражаться на  ╚морфологии╩ кристаллизующихся знаний. Существует и обратная связь и в этом плане мы можем оказаться перед извечной проблемой первенства курицы и яйца.  В целом же пространство кристаллизации научной системы обладает определённой целостностью и структурой, включающей связи с растущей внутри неё системой знаний и является таким образом научной системой более высокого порядка.
                Если рассматривать различные науки не только как некие абстрактно кристаллизующиеся системы, но одновременно и как особые фазы, тогда целесообразно разработать ╚минералогический╩ подход к пространству кристаллизации. В природных условиях разные фазы,  т.е. минералы,  формируются одновременно в одном пространстве кристаллизации, черпая различный специфический для каждого минерала строительный материал (информацию) из одного и того же гомогенного или гетерогенного пространства.  В приложении к научным системам: мы выделяем в общем пространстве кристаллизации каких-то систем научных знаний пронизывающие друг друга разнородные информационные поля (подобно электрическим, магнитным, гравитационным, радиационным полям в природе),  либо  разлагаем гомогенное пространство на соответствующие цветные пространства кристаллизации. В одном, к примеру, голографическом объеме могут ╚кристаллизоваться╩ по-разному окрашенные дендритные системы научных направлений или наук. Возможности регулируемого по мере насыщения информацией изменения цвета, появление полихромных систем, вариации оттенков в участках взаимодействия и т.п. - все это представляет собой неисчерпываемую палитру для создания наглядных кристаллизационных моделей.
                Прибавим к этому изменению цвета самих пространств в связи с истощением  ╚монохроматической╩ информации, выявление  ╚пересечений╩ и участков взаимодействия цветных градиентных полей - и мы получим некоторое представление о демонстрационных и гносеологических возможностях  ╚минералогического╩ подхода.
                Не только пространство, но и среда  ╚кристаллизации╩ информации, параметры состояния которой еще предстоит разработать, оказывает свое влияние на форму развивающихся (╚кристаллизующихся╩) знаний.  Решающее значение принадлежит здесь концентрации и скорости переработки и упорядочения информации. Технологические и социологические факторы создают своего рода  ╚температуру╩ и  ╚давление╩  ╚среды кристаллизации╩,  повышающие или снижающие скорость процесса познания. Получение научной информации находится в прямой зависимости от финансирования исследовательских работ. При ограниченных средствах рост научного знания контролируется диффузией информации, при избыточном финансировании рост контролируется кинетическими факторами - скоростью закономерной (теоретической) укладки информации в точках роста.
                ╚Знания╩ или ╚информация╩?   В этом плане интересные представления  Л.Г. Джахая:  ╚... с одной стороны, системность научной теории, где эти знания компактно упорядочены, очевидна сама собой и в особом доказательстве не нуждается, а с другой стороны, вне научной теории существует всегда огромная масса знаний, научной информации, которая стоит особняком и принадлежность которой к научной системе в данный момент доказать невозможно. Это противоречие, однако, на практике решается довольно просто: практически любая информация считается научным знанием, независимо от того, включена она в научную систему или существует обособленно╩ ( [7],  с.124 ).
                По-видимому, такой подход к росту научных знаний и приводит к широко известному выводу о развитии науки по экспоненте. Как предполагает А.Д.Урсул,  ╚... скорость накопления информации пропорциональна количеству информации в системе╩. Отсюда вывод:   ╚... чем большее количество накопила данная система, тем более быстрыми темпами она может развиваться╩ ( [21],  с.145 ).  Существование глубокой аналогии между развитием информационных систем научного знания и кристаллизационных систем позволяет по-иному взглянуть на это ╚количество информации╩. Очевидно, что под ростом по экспоненте здесь понимается прежде всего рост неупорядоченной ╚околонаучной╩ информации и образование метастабильных агрегатных (╚зернистых╩) или  ╚рыхлых╩ систем. Появление обильной информации в виде агрегатных неупорядоченных субсистем  затрудняет кристаллизационный рост органично-целостных научных систем. Как это происходит, можно рассмотреть на минералогической модели аналогичной ситуации [9]:  рост кристаллов барита одновременно с отложением осадка.
                Примем кристаллизационный способ развития научной системы и мы вскоре увидим, насколько современная ╚кристаллизация╩ информации далека экспоненты. Прогресс науки определяется не только накоплением информации, но и  ╚кристаллизационной╩ систематизацией знаний. По мере накопления знаний и, следовательно,  ╚истощения╩ информации в пространстве кристаллизации, скорость кристаллизации научной системы замедляется. Науки, как и кристаллические образования, в какой-то мере саморегулирующиеся системы, четко реагирующие на изменение различных параметров среды в процессе роста.
                Кристаллы и кибернетика.   Система научного знания неизмеримо сложнее кристаллической системы, однако, рассмотренные здесь аналогии подсказывают нам одну вполне осуществимую идею: найти вначале - для наиболее четко оформленных научных систем подходящий аналог среди кристаллографических систем, который таким образом, будет абстрактной, упрощенной, но весьма наглядной гомоморфной моделью научной системы. Тогда, на основе ╚кристаллизационных╩ представлений можно разработать различные способы наглядного графического, динамического (так как можно отразить изменение и движение) изображения роста научной информации и развития научных систем различных порядков - наук, научных направлений, проблем.  Для этого могут быть привлечены двухмерные или трехмерные модели роста кристаллов, сферолитов, кристаллодендритов и их природных минеральных и синтетических агрегатов, выбираемые в зависимости от сложности системы или специфики задач.
                Асимметрия времени, необратимость эволюции познания сочетается в такого рода кристаллизационных моделях с обратимостью пространственной: наращивание, накопление новых знаний сопровождается по крайней мере частичной переработкой (уточнением) или заменой старых систематизированных знаний.
                Фактически мы показываем рост кристалла или кристаллического агрегата в виде графической схемы и строим по кристаллографическим законам графическую схему развития структуры и упорядочения информации ╚отдельного╩ знания, например научного направления. Такое ╚кристаллизационное╩ моделирование могло бы стать наглядной формой гносеологического отражения (познания) очень сложного объекта - науки.
                Отметим, что подобные модели получили название ( [22] )  материальных,  кибернетических,  образных (иконических)...   А в целом здесь можно, видимо, говорить о кибернетическом подходе к сравнительной методологии системного анализа научных знаний.
                По мнению А.В.Славина,  ╚... образную (иконическую) модель можно рассматривать не только как специфическое средство познания, но и как оригинальную форму научно-исследовательского эвритического мышления, в которой строгая логика дополняется живостью воображения, исследовательским  ╚чутьем╩ ( [19], с.207 ).  Но, добавим его же словами,  ╚...обнаружение удачной аналогии для модели это, конечно, лишь начало моделирования╩ ([19], с.228), ╚живость воображения╩,  которую еще предстоит дополнить строгой логикой...   Однако,  в любом случае кристаллизационные модели, если они будут созданы,  конечно, - это и продукт, и мощный катализатор интуитивного мышления.
                В кристаллизационных моделях развития научных знаний структурой и текстурой кристаллических индивидов мы выражаем формальные (в понимании А.Ф. Зотова  [101]) принципы, т.е. математические,  а в наглядном плане
- аксиоматически построенные кристаллографические основы растущей системы.  Площадное или объемное заполнение текстурного каркаса элементов того или иного порядка отражает упорядоченную информацию,  в то время как содержательные,  т.е. теоретические принципы, могут быть отображены изменением цвета или интенсивности окраски.
                Если область непознанного рассматривать в зависимости от масштаба или как бесконечное, или как конечное, многомерное пространство, то развивающееся  знание в любой момент времени выступает как конечный,  т.е. определенный объем многомерного пространства.  Форма, структура и поверхность этого объема характеризуют целостность систематизированной, упорядоченной информации и в этом плане сравнимы с формой, структурой и поверхностью кристаллических тел, отражающими видовые и генетические особенности индивидов, субиндивидов того или иного порядка или их агрегатов.
                Строение и рост таких кристаллических тел можно рассматривать на разных уровнях, например, на уровне атомов или молекул, или на уровне блоков (мозаичный рост) и субиндивидов, строение агрегатов - на уровне кристаллов и кристаллических зерен. Аналогично, единицы информации в науковедении могут меняться, в зависимости от масштаба и детальности отражения, от обособленных понятий (╚ключевые╩ слова) до ассоциаций понятий (с их отношениями), до законов, гипотез, или существующих теорий. Каждому  уровню отражения (исследования) соответствуют свои единицы и способы записи информации.
                В принципе, по-видимому, возможно так построить ╚органично-целостную╩ научную систему, что при полном ее развитии самые малые единицы информации по способу организации будут создавать элементы (системы), приближающиеся к упорядоченным системам атомов или молекул в кристаллах, иметь определенный мотив структуры и, как следствие, определенную форму и текстурные элементы. Это предположение менее очевидно, но заманчиво, так как его реализация позволила бы наглядно отобразить плотнейшую упаковку информации в научной системе.
                Надо сказать, что такого рода мысль сравнительно недавно была высказана Т.Г.Петровым:  ╚Представляется, что кристаллогенезис, имеющий дело с передачей информации на атомно-молекулярном уровне, может не только выступать в качестве потребителя, но и содействовать развитию теории информации╩ ( [15], с.71 ).
                Конечно,  говорить о ╚дальнем порядке╩ в расположении единиц информации как простейших элементов системы можно лишь в том случае, если изобразить в них смысловую нагрузку в виде цвета, плотности и других физических свойств и рассматривать как  ╚морфологически╩ равнозначные единицы (например, различно окрашенные, но не отличающиеся по размерам, шары).
                Единицы информации можно было бы изобразить по-разному, например, в виде геометрически правильных и однообразных (геометрически и размерно подобных) субиндивидов - элементов растущей системы знания, или в виде равных отрезков векторов и т.п.  Картина роста системы путем ориентированного присоединения единиц информации различных порядков представит развивающуюся науку в виде наглядных образов на экране дисплея (в цветном изображении), в виде объемной голографической модели и т.д.  Такие движущиеся цветные двумерные или объемные модели в принципе могут быть синтетическими, если предоставить ЭВМ  выбирать тот или иной алгоритм роста кристаллических индивидов и самоорганизующихся агрегатов для систематизации информации. Они могут быть чисто демонстрационными, если возникает задача отражения по заданной программе развития какого-либо направления в виде наглядных кристаллографических образов, они могут быть аналитическими,  историческими (онтогеническими) и т.д.  Кристаллографический (геометрический)  и минералогический (фазовый, ╚многоцветный╩)  и,  наконец, парагенетический (разновременные многоцветные блоки)  подход к свертыванию информации по-видимому, может открыть широкие возможности формализации [2]  практически любой науке и на любом уровне. Но до этого пока еще далеко, так как для осуществления кристаллизационной программы потребуется иная организация сбора и классификации научной информации для ввода её в память ЭВМ.
                Более того, если говорить о единицах информации или о каких-то элементах,  путем закономерного присоединения которых растет и развивается научная система, то следует решить ряд сложных проблем ╚квантификации╩ [17] знаний.  Подходя к анализу и отображению роста научной системы, придется поднять и какую-то количественную сторону вопроса.  И любая мера этого количества может быть использована и как единица знаний и как простейший элемент системы.  Думается, что мера эта может быть выведена из анализа специфики первых стадий роста научной системы.  А в таком случае эта мера позволит не только оценивать,  но, и это главное,  закономерно укладывать новую информацию, новые знания, наращивая и укрепляя зародившуюся или уже сложившуюся систему.  В дальнейшем, приобретя опыт, можно было бы рационально проектировать, конструировать научные системы и выбирать соответствующие единицы информации.
                В последнее время по инициативе Н.П.Юшкина [23]  развивается новое направление - ╚генетикоинформационная╩  минералогия. Одна из важнейших задач этого направления - выявление  ╚способности╩ минеральных индивидов и агрегатов отражать и хранить информацию о генетической природе и параметрах среды в конституции, свойствах и кристаллографических взаимоотношениях минералов. Очевидна перспективность работ этого направления для решения обратных задач записи различной информации вначале на аналогах кристаллов, а затем на самих специально выращенных (синтетических)  или растущих кристаллах.  Нечто подобное применяется сейчас в микроэлектронике на кристаллических полупроводниках.  Изучение природных минералов с изложенных позиций подскажет выбор соединений пригодных для записи и длительного хранения информации.
                Проведение аналогии между развитием научных знаний и кристаллизацией твердых тел имеет не только научное, но и прикладное значение, показывая новые возможности для наглядного графического изображения текстурированного роста упорядоченной информации. Кристаллографы, как известно, научились управлять многими
процессами кристаллизации вещества. Следовательно, в принципе, можно направлять и рост кристаллографически систематизированных знаний, более обосновано планировать развитие наук и т.д.
                Возможность проведения разнообразных аналогий практически на всех уровнях показывает, что представление о развитии научных знаний как о кристаллизационном захвате конечного объема пространства бесконечной среды, заполненной скрытой  ╚растворенной╩ или неупорядоченной информацией,  не случайно и универсально, так как отражает единство материальных и духовных элементов системной бесконечности Мироздания.

Литература
1. Ахуидов М.Д.,  Борисов В.И., Тюхтин В.С.  Интегративные науки и системные исследования. // Синтез современного научного знания. - Наука, М, 1973, с. 224
2. Бирюков Б.В. Синтез знания и формализация.// Синтез современного научного знания. - Наука, М, 1973, с. 224-249.
3. Боулдинг К.  Общая теория систем - скелет науки. // Исследования по общей теории систем.  Прогресс,  М., 1969, с. 106-124.
4. Вернадский В.И. Размышления натуралиста. Пространство и время в неживой и живой природе. - Кн.1, Наука, М., 1975, с. 76.
5. Герасимов И.Г.  Научное исследование. Политиздат, М., 1972, 279 с.
б. Григорьев Д.П.,  Жабин А.Г. Онтогения минералов. Индивиды. - Наука, М., 1975.
7. Джахая Л.Г.  Наука и искусство. ╚Хеловнеба╩, Тбилиси, 1977, 137 с.
8. Дымков Ю.М.  Минеральные индивиды и минеральные агрегаты. // Генезис минеральных индивидов и агрегатов. Наука, М., 1966, с. 72.
(см.=>)
9. Дымков Ю.М., Слётов В.А.  Совместное образование кристаллов и зернистых агрегатов в гидротермальных  ╚отстойниках╩. //  Новые данные о минералах.  Наука, М., 1981, с. 54-58. 
(см.=>
)
10. Зотов А.Ф.  Структура научного мышления. Политиздат, М., 1973, 182 с.
11. Кедров Б.М.  Диалектический путь теоретического синтеза современного естественнонаучного знания. // Синтез современного научного знания. - Наука. М., 1973, с. 9-59.
12. Леммлейн Г.Г.  Секториальное строение кристалла.  АН СССР, 1948.
13. Мигдал А.Б. Заметки о психологии научного творчества. // Будущее науки. Вып. 10, изд. Знание, М., 1977, с. 242-255.
14. Оруджев З.М.  Диалектика как система.  Политюдат,  М., 1973, с. 80.
15. Петров Т.Г.  Теория информации и проблемы кристаллогенезиса. // Процессы роста кристаллов и плёнок проводников. - СО АН СССР, Новосибирск, 1970, с. 61-72.
16. Поспелов Г.Л.  Парадоксы, геолого-физическая сущность и механизм метасоматоза. - Новосибирск, Наука, 1973.
17. Рихтер Е.А. Квантификация  знания как проблема логики и методологии науки. // Некоторые вопросы методологии научного исследования. - вып. 2, ЛГУ, Л., 1968, с 79-85.
18. Садовский В.Н. Основания общей теории систем.  Наука, М., 1974, 277 с.
19. Славин А.М.  Наглядный образ в структуре познания. Политиздат, М., 1971, с. 271.
20. Тахтаджан А.Л. Тектология: история и проблемы.//Системные исследования. Ежегодник. Наука, М., 1972, с. 200-277.
21. Урсул А.Д.  Природа информации. - М., 1968, с. 94.
22. Штофф В.А.  Моделирование и философия. - Наука, М-Л., 1966.
23. Юшкин Н.П.  Теория и методы минералогии.  Наука, Л., 1977, 291 с.


                                                      -----------------------------------

Опубликовано: УГЖ, 1999, ╧ 4 (10), с.127-143.  Текст предоставлен автором

К содержанию раздела

Интернет-публикация в рамках проекта  "Рисуя Минералы..."  предназначена только для индивидуального прочтения.
При цитировании указание автора и гиперссылка на сайт  http://mindraw.web.ru/ обязательны

На Главную