Термодинамика реальных процессов

При изучении сложных явлений возможности заблудиться заметно расширяются, ибо каждое сложное явление подчиняется совокупности законов, характерных как для него самого, так и для всех более простых явлений, составляющих данное (принцип вхождения, см. параграф 5 гл. IV). Исторически сложилось так, что по неведению ко многим сложным явлениям стали применять известный аппарат термодинамики, относящийся к простым явлениям; примерами могут служить следующие сложные явления: химическое, каталитическое, поверхностное, фазовое, диффузионное, фильтрационное, гидродинамическое и многие другие. При такой постановке вопроса можно получить правильный результат, если рассматривается только та сторона сложного явления, которая подчиняется законам, выведенным для простых. Но если эти простые законы распространяются на главную специфику сложного явления, то неизбежны ошибки. Не зная природу этих ошибок, нельзя с уверенностью судить, где те границы, которые отделяют верный результат от неверного. Немалую лепту в эту неопределенность внесло понятие энтропии. В результате приходилось каждый раз продвигаться вперед медленно, на ощупь, вслепую, многократно проверяя и перепроверяя в опыте всякий новый шаг. Это чувство неуверенности хорошо знакомо каждому внимательному термодинамику, лучше всех его выразил биокибернетик Эшби: «Движение в этих областях напоминает движение в джунглях, полных ловушек. Наиболее знакомые с этим предметом обычно наиболее осторожны в разговорах о нем».

Теперь должны быть ясны причины ошибок, которые возникают при изучении сложных явлений с помощью аппарата, предназначенного для простых. Одновременно появляется соблазн пойти по этому пути несколько дальше и разработать особый приближенный метод подмены сложных явлений простыми, но уже так, чтобы он способен был охватывать достаточно широкую область собственно специфических свойств сложных явлений. Анализ показывает, что сделать это возможно, если использовать один или несколько неких сложных экстенсоров, которые применялись бы наравне с истинно простыми. Соответствующий метод описан в работах [5; 18, с.48-51; 20, с.265, 267; 21, с.99; 24]. В первой из этих работ я не оговаривал условности метода и в результате был неправильно понят, в остальных оговорки есть, особенно подробно они разбираются в двух последних. О плодотворности метода подмены можно судить, например, по результатам, полученным в свое время в классической термодинамике при изучении упомянутых выше сложных явлений, ибо некоторые из них, как будет ясно из дальнейшего, описываются именно сложными экстенсорами. К тому же типу относится пример создания теории информации, не содержащей понятий случайности и вероятности [5, с.96-183].

Приближенный метод подмены весьма эффективен, интересен и полезен для практики, однако принципиального значения он не имеет. Его целесообразно использовать во всех случаях, когда мы не умеем или не желаем разбираться во всех тонкостях физического механизма сложного реального явления. Особенно плодотворен этот метод при изучении очень сложных явлений, в которых участвует большое множество разнообразных объектов и детальное рассмотрение каждого из них было бы крайне обременительно. Например, задачу о приросте биомассы растений (или животных) практически невозможно решить, если скрупулезно вникать во все биохимические и биофизические процессы, происходящие в реальных условиях.

Еще более сложными и трудными представляются задачи экологического характера. По моему мнению, на современном уровне развития наших знаний задачи экологии можно успешно - всесторонне и достаточно полно и точно для практических целей - обсуждать только на основе метода подмены. Таким способом можно приближенно определить результаты взаимодействия города и окружающего ландшафта, завода и среды, водоема и берега, леса и поля, животных и растений, соперничающих популяций животных или людей, соперничающих растительных массивов и т.п. При этом анализом могут быть охвачены различные по масштабам регионы, начиная от единичного объекта в окружающей среде и кончая земным шаром в целом.

Таким образом, наиболее целесообразная и эффективная область использования метода подмены - это изучение сложных реальных явлений, которые условно замещаются совокупностью простых. Эта совокупность представляет собой некий ансамбль, к которому применим чрезвычайно могущественный аппарат термодинамики реальных процессов (ОТ), в частности ее начала, выведенные для простых явлений. В результате достигается максимальное упрощение задачи; иногда это единственный путь ее успешного приближенного решения с учетом взаимного влияния всех основных факторов, интересующих практику [ТРП, стр.220-244].

 7. Условно простое явление.