Состояние проблемы

Тупиковый характер дальнейшего развития современных энергоемких производств, транспорта и бытового энергопотребления связан с кризисом современной научной парадигмы и, как следствие, с кризисом основных технологий, которые обеспечивают существование и развитие человечества в последние несколько десятилетий. В настоящее время происходит осознание того, что все имеющиеся на сегодня фундаментальные научные знания уже реализованы в технологиях и в третье тысячелетие человечество вошло без научного задела, способного решить весь комплекс ресурсных, демографических, экономических и экологических проблем.

Действительно, современная картина мира была сформирована Галилеем и Ньютоном в XVII веке как механическая, в начале XIX века Карно как термодинамическая, Эрстедом и Фарадеем как электромагнитная. Таким образом, теоретические предпосылки современной картины мира и соответствующие им технологии насчитывают 150-350 лет.

Основная идея современной картины мира — редукционистская, т. е. для изучения природы используется метод ее расчленения. Такая методология хорошо описана у Гёте [9]:

...живой предмет желая изучить,
Чтоб ясное о нем познанье получить,
— Ученый прежде душу изгоняет,
Затем предмет на части расчленяет
И видит их, да жаль: духовная их связь
Тем временем исчезла, унеслась!

Как показано в [12, 20], динамика момента импульса Солнца как интегративной характеристики общего состояния Солнечной системы, является представительным индикатором наиболее существенных преобразований в фундаментальных знаниях, технологиях, социально-экономическом и политическом развитии мирового сообщества. Последний минимум момента импульса Солнца был пройден в 1990 г. и характеризует начало очередного этапа развития цивилизации.

Современный период характеризуется также кардинальными преобразованиями в структуре мышления, социально-политической и экономической сферах. Французский историк и философ М. Фуко [38] для прогнозирования исторического процесса предложил концепцию скачкообразной смены типов мышления, которые он назвал эписи-стемами. Начиная с эпохи Возрождения он насчитывал три эписисте-мы, хронологические границы которых близки к минимумам момента импульса Солнца 1453, 1632, 1811 гг. Окончание современной эпи-системы и начало следующей предсказывается им в ближайшем будущем. Цикличность мирового исторического процесса дает основание для изучения развития науки и техники в целях выявления аналогичных закономерностей.

Достижения науки и техники реализуются в конкретных технологиях, наиболее полное определение которых сформулировано С. Лемом [28]: «Технологии — обусловленные состоянием знаний и общественной эффективностью способы достижения целей, поставленных обществом, причем и таких, которые никто не имел в виду, принимаясь за дело». Как следует из определения, уровень технологии обусловливается состоянием знаний. Тем самым, если окажется возможным выявить закономерности развития цивилизации в области культуры, науки и техники, то появится возможность прогнозировать и эти сферы человеческой деятельности.

Основная сложность исследования закономерностей развития цивилизации связана с выявлением и идентификацией критических точек. Критической точкой будем считать момент времени, в который произошло событие, кардинальным образом меняющее процесс развития науки, техники, культуры (введение нового принципа, обнаружение не вписывающегося в научную, культурную, религиозную парадигму данного времени явления). В качестве таких точек можно принять моменты следующих важнейших событий в истории физики.

1. Формирование принципа равенства действия и противодействия, гипотеза о волновой природе света (Леонардо да Винчи, 1450 г.).
2. Формулировка принципа инерции и принципа относительности (Галилео Галилей, 1632 г.).
3. Открытие закона преломления света, введение в научное рассмотре ние «тонкой материи» — будущего эфира (Рене Декарт, 1627 г.).
4. Формулировка второго начала термодинамики в виде отрицания вечного двигателя (Сади Карно, 1824 г.).
5. Открытие эффекта взаимодействия тока с магнитной стрелкой (Ганс Христиан Эрстед, 1820 г.).

Рис. 1. Структура формирования современной физической картины мира

Проблеме цикличности развития в связи с процессами в Солнечной системе посвящено большое количество исследований. Наличие механизмов взаимосвязи процессов в Солнечной системе и на Земле и существенность их учета нашли отражение, в частности, при построении календарных систем, в основу которых были положены синхронизации движения тел Солнечной системы. Эффективность решения проблемы установления корреляции астрофизических процессов с геофизическими определяется выбором показателя астрофизической среды. Наиболее интересны в этом смысле интегративные показатели, в обобщенном виде отражающие характеристики среды и обладающие достаточно высокой чувствительностью относительно динамики элементов системы, слагающих целое.

Одним из лучших показателей механического состояния Солнечной системы является момент импульса M_S (момент количества движения) Солнца относительно центра массы (барицентра) Солнечной системы.
Расчет момента импульса Солнца производится по формуле

где: m _S— масса Солнца; m_k — масса k-й планеты; r_k — расстояние между k-й планетой и барицентром; w_k — угловая скорость k-й планеты; f_k — угловое положение k-й планеты.

Известны попытки использования этого показателя для установления его корреляции с катастрофизмом на Земле за последние 400 лет [43]. Однако эффективность его использования оказалась существенно зависящей от продолжительности рассматриваемого интервала, поскольку только в этом случае проявляется достаточно полный набор природных ритмов.

Момент импульса минимален, когда центр Солнца проходит близко к центру масс Солнечной системы. При аномальных прохождениях момент импульса Солнца отрицателен, так как скорость меняет знак. Нормальное прохождение центра Солнца относительно масс Солнечной системы бывает каждый раз, когда Юпитер и Сатурн оказываются по разные стороны от Солнца на одной прямой. Прохождение бывает аномальным, когда к Сатурну присоединяются Уран и Нептун. Центр при этом отклоняется к Юпитеру, что и приводит к аномальному прохождению.

Момент импульса Солнца существенно меняется во времени, что должно влиять как на само Солнце, так и на планеты Солнечной системы. В связи с изменчивостью элементов орбит планет момент импульса Солнца можно рассчитать с необходимой для проведения данных исследований точностью (до года) только на несколько десятков тысяч лет.
К настоящему времени нет однозначного объяснения механизма влияния положения объектов Солнечной системы на земные процессы. Это может быть влияние по принципу синхронизации колебаний динамических систем при слабых связях между ними, реализуемых через механические, электрические, гравитационные и другие взаимодействия. Однако вне зависимости от механизма возникновения этих корреляций из сопоставления земных и внеземных процессов ясно, что момент импульса Солнца является представительным индикатором системы длинных ритмов на Земле.

Насколько значимо такое влияние, видно из данных, приведенных на рис.2, где рассчитанная по зависимости динамика момента импульса Солнца сопоставлена с изменениями русла р. Хуанхэ в Китае [16]. Река имеет два русла и периодически меняет одно русло на другое, устья которых отстоят друг от друга на 1100 км. (При смене русла происходит затопление территории, находящейся между руслами). Из приведенных данных видно, что смена русла происходит во вполне определенных фазах динамики момента импульса Солнца (очередная смена, как следует из расчетов, произойдет через 1500 лет).

Рис. 2. Изменение русла реки Хуанхэ в связи с моментом импульса Солнца

На рис.2 стрелками обозначены моменты изменения русла; огибающие снизу характеризуют интервал времени течения реки по одному руслу, остальная часть - по другому; пунктирная линия соответствует критическому значению на падающей тенденции момента импульса, на который меняется русло.

Реальная динамика сложных систем определяется свойствами внешних и внутренних ритмов, эффектами их синхронизации и взаимодействием этих ритмов во временном разрезе с ритмичностью критических уровней невременных характеристик систем, например: их размерами, массами, энергией, числом элементов.[13, 24]

Синхронизация ритмов динамических систем при слабых связях между ними характеризуется отсутствием нижнего порога по силе связи между системами [28]. При этом все определяется временем, которое гребуется для реализации эффекта синхронизации динамических систем. Если рассматривать достаточно длительные интервалы времени, типа реализованных в астрономии, время формирования жизни и человечества на Земле, то единые системы ритмов внешней среды и сложных систем становятся очевидными [5]. Примером таких эффектов служит корреляция положений планет-гигантов и солнечной активности (рис. 3) [34]. Механизмы влияния солнечной активности на земные процессы в настоящее время представлены бурно развивающимися научными направлениями [34, 40].

Степень синхронизации планет при их движении относительно Солнца задает иерархию длительностей временных ритмов. Например: 25 539 лет (синхронизация планет-гигантов) соответствует периоду прецессии земной оси и определяет наступление ледниковых периодов; 140-179 лет соответствует периоду типа «парада планет» (проявлен в солнечной активности [12] и ритмах исторических процессов [20]); 60 лет — синхронизация планет до Сатурна включительно (представлена климатологическими ритмами, циклами конъюнктуры Кондратьева в экономике); 11-летние циклы солнечной активности соответствуют периоду обращения относительно Солнца наибольшей из планет Солнечной системы — Юпитера и находят отражение в многочисленных процессах на Земле [40]. Известны как более длинные, так и более короткие ритмы.
Соотношение между числом пятен в моменты максимума солнечной активности и угловым расстоянием между парами планет Юпитер — Сатурн и Уран — Нептун приведено на рис. 3 [34].

Рис. 3. Соотношение между числом пятен в моменты максимума солнечной активности и угловым расстоянием между парами планет Юпитер — Сатурн и Уран — Нептун в функции от номера Солнечного цикла (n); 1 — гелиоцентрическая долгота (L) в момент максимума; 2 — относительное число (W) солнечных пятен (числа Вольфа)

В качестве проявления в солнечной активности семейства циклов с почти периодами в 11, 60 и 179 лет на рис. 4 показана динамика солнечной активности (1), ее обработка методами сдвиговой a(t) функции (2), где наиболее глубокие минимумы определяют почти периоды, и обработка после вычитания 11-летнего почти периода (3), которая позволяет выявить почти периоды в 60, 120, 167 и 179 лет [19].

Рис. 4 Динамика солнечной активности и сдвиговые функции; 1 — средние ежегодные числа Вольфа (W); 2 — сдвиговая функция a(t); 3 — сдвиговая функция а₁ (t) после вычитания 11-летнего почти периода

Это показывает, что через динамику движения планет относительно Солнца можно определять динамику солнечной активности, а через нее — доминирующую систему ритмов, воздействующих на земные процессы. По механизму взаимодействия при слабых связях и формируется ритмичность развития процессов на Земле. В случае синхронизации внутренних и внешних ритмов эффект уровня их проявленности резко возрастает. Особенно же это значимо в случае синхронизации временных ритмов и критических уровней развития по фазовым переменным.

Момент импульса Солнца как интегративный показатель механического состояния Солнечной системы, определяемый положением планет-гигантов относительно Солнца, характеризует как систему механических взаимодействий планет и Солнца, так и связи с системой электромагнитных возмущений, реализуемых, в частности, через солнечную активность. В целом ритмы, определяемые механическим состоянием Солнечной системы, не всегда синхронизированы с ритмами электромагнитной природы, но в случае их синхронизации совокупное влияние оказывается существенно более мощным. К сожалению, по солнечной активности детальные данные имеются только с середины XVII в., что делает пока невозможным подробный анализ сущности синхронизации систем механических и электромагнитных ритмов.

В то же время момент импульса Солнца, представляющий индикатор механического состояния Солнечной системы, является содержательным маркером системы внешних ритмов, формирующих экзогенную ритмичность на Земле.

Момент импульса Солнца как интегративный показатель характеристик среды сильно коррелирует с тактовыми механизмами периодизации всемирно-исторического процесса, отдельных регионов и стран [12, 20, 21].

Рис. 5 Аномальные происхождения и исторические эпохи: 1 — мезолит; 2 — неолит; 3 — древний мир; 4 — средние века; 5 — новое время

Анализ результатов проведенных расчетов в связи с Историей климата Земли в голоцене, т. е. начиная с десятого тысячелетия до н. э., показывает, что эпохи аномальных прохождений соответствуют теплым и влажным периодам и тем самым благоприятны для развития биосферы. Максимальный геофизический катастрофизм идет в противофазе с аномальными прохождениями и сопровождается миниледниковыми периодами. Благоприятность эпох аномального прохождения находит отражение и в развитии человечества. Наиболее ярко выраженное аномальное прохождение за последние 20 тыс. лет (10 тыс. лет до н.э.) приходится на важнейший геологический рубеж — начало голоцена (рис. 5). Именно тогда завершился большой ледниковый период. В это время фиксируются первые следы производящего хозяйства, земледелия и скотоводства — началась эпоха мезолита (среднего каменного века). Эта эпоха завершилась переходом к неолиту, который начался в седьмом тысячелетии до н. э., т. е. в эпоху следующей серии аномальных прохождений. В пятом тысячелетии до н. э. во время очередной серии аномальных прохождений достижения неолита распространяются в географические районы с менее благоприятными условиями, в частности, в Европу. Следующий период аномальных прохождений связан с возникновением первых великих цивилизаций Египта, Шумера, Индии, Китая. Отсюда историками датируется начало древнего мира. Далее следует цикл, в котором аномальные прохождения не сформировались. Он приходится на эпоху античности. В 303 г. н.э. центр Солнца практически совместился с центром масс Солнечной системы. В периодизации истории именно здесь начинаются средние века. Начало новой истории — 1640 г. — хронологически совпадает с первым аномальным прохождением в последующей серии.

Динамика импульса Солнца относительно центра масс Солнечной системы выявляет значимые периоды типа «парада планет» длительностью 179 лет. Так, с периодом в 179 лет в последней серии аномальных прохождений зафиксированы 1632, 1811, 1990 гг. Последняя серия аномальных прохождений продлится до 2500 г. Крупные геофизические катастрофы следует ожидать на рубеже XXXII и XXXIII вв.

Н. И. Конрад отмечал: «Есть в истории моменты, которые означают не только конец чего-то большого, существовавшего до этого, но и начало чего-то нового, моменты, которые бросают свет и на будущее. Моменты эти — революционные повороты. Первый из них — крушение мира, называемого нами „древним обществом"» [15]. Этот момент он датировал крушением Ханьской империи в Китае во II-III вв. н.э. и Римской империи в IV-V вв. н. э. и определил им начало феодальных отношений. Второй из крупнейших поворотов истории — крушение средневекового общества, датируемое XVII в., определило начало капиталистических отношений. В 1989 г. бывший заместитель директора управления политического планирования Госдепартамента США Ф. Фукуяма рассмотрел период с 1806 г. по 1990 г. как реализацию либерально-демократического направления в развитии цивилизации. Начальная дата этого периода была определена Г. Гегелем. К настоящему времени Ф. Фукуяма считает программу либерально-демократического развития выполненной, что и приводит его к постановке вопроса о конце истории или переходе ее в новую фазу развития [39]. Этот период соответствует временному интервалу между аномальными прохождениями Солнца (1811-1990 гг.).

В 1990 г. американский социолог и футуролог, один из авторов концепции постиндустриального общества О. Тоффлер опубликовал книгу «Эра смещения власти», в которой обосновывает, что в настоящее время «...зарождается один из наиболее редких феноменов человеческой истории — кардинальное изменение самой природы власти». По О. Тоффлеру мы являемся «...свидетелями процесса, ...когда реформируется вся мировая система власти... и одновременно изменяется весь порядок осуществления власти и трансформируется сама ее природа». От эры слепого подчинения человечество, в связи с высоким уровнем информированности, переходит к эре критицизма и потребности в соучастии в процессах управления [36].

Дальше - ...