Дипломная работа: История системного подхода в науке и технике

1) неорганизованные совокупности состоят из элементов;

2) эти элементы определенным образом между собой связаны;

3) эта связь объединяет элементы в совокупность определенной формы (куча, толпа и т.п.);

4) поскольку в такой совокупности существует связь между элементами, значит неизбежно проявление определенных закономерностей и, следовательно, наличие временного или пространственного порядка. Таким образом все совокупности являются системами, более того материя вообще проявляется в форме “систем”. Т.е. система есть форма существования материи [5].

2.2 Возникновение систем

С материалистической точки зрения существующий мир в целом не возникает и не исчезает, он существует вечно, представляя собой взаимосвязь, взаимодействие конкретных материальных систем. Возникновение - есть одна из форм движения материи. Это понятие отражает процессы присущие всем конкретным явлениям органической и неорганической природы, общества и мышления [4]. Эта универсальность дает полное право считать “возникновение” философской категорией.

Возникновение невозможно без разрушения. Эти два процесса органически связаны друг с другом и не имеют преимущества перед друг другом.

Причины возникновения как и причины разрушения кроются в вечном взаимодействии взаимосвязанных противоречивых сторон, явлений, процессов. Существует представление [3] о возникновении как акте слияния, соединения двух и более качеств в одно, или разделения одного качества на два (или более) новых. Кроме того образование системы может происходить путем обмена элементов, но это не третий путь, а сочетание соединения и разъединения взаимодействующих объектов.

Возникновение системы есть одновременно и возникновение новой формы движения или нового вида определенной формы движения и связано с тем, что прежняя форма движения исчерпала себя. Это выражается в том, что любая дальнейшая организационная перестройка элементов системы в рамках данной формы движения ведет не к укреплению и совершенствованию этой системы, а к ее преобразованию.

Система считается возникшей, когда между элементарными носителями новой формы движения образуется взаимосвязь, однако в начале связь носит неустойчивый характер, т.е. новая система находится на грани перехода из возможности в действительность. Иначе говоря, новое качество должно еще утвердиться, проявиться, обрести устойчивость, т.е. новая система, возникнув, должна стать.

Из природных примеров можно сделать вывод о непрерывном возникновении нового, но не каждое возникшее оказывается соответствующим внешним условиям [6].

2.3 Системное представление о мире

Сегодня специальные науки убедительно доказывают системность познаваемых ими частей мира. Вселенная предстает перед нами как система систем. Конечно понятие “система” как бы подчеркивает ограниченность, конечность и можно прийти к выводу, что поскольку Вселенная это “система”, то она имеет границу, т.е. конечна. Но с диалектической точки зрения как бы ни представлять себе самую большую из систем, она всегда будет элементом другой, более обширной системы. Это справедливо и в обратном направлении, т.е. Вселенная бесконечна не только “вширь”, но и “вглубь”.

До сих пор все имеющиеся в распоряжении науки факты свидетельствуют о системной организации материи.

Системность неорганической природы

Согласно современным физическим представлениям, неорганическая природа в общем виде делится на две системы - поле и вещество. Материальная сущность физического поля в настоящее время еще четко не определена, но что бы из себя не представляло поле, общепризнанно, что оно проявляется в различных сосуществующих, взаимодействующих и взаимопроникающих видах. Физическое поле, как обобщающее понятие, включает в себя физический “вакуум”, электронно-позитронное, мезонное, ядерное, электромагнитное, гравитационное и другие поля. Иначе говоря, представляет собой систему конкретных материальных полей.

Каждое конкретное поле в свою очередь тоже системно. Но сейчас нельзя с уверенностью сказать о том, что является элементом конкретного поля. Очевидно, каждое конкретное поле имеет свои определенные уровни, иначе говоря, оно как система развивается, например, от “вакуума” до четко выраженного квантового состояния. Сам же квант поля представляет собой элементарную частицу. Поэтому квант вряд ли может быть элементом конкретного поля. Скорее всего такими элементами являются узловые “точки” структуры элементарных частиц [3]. Существуют ясные экспериментальные доказательства существования такой структуры и масса различных способов ее изучения [7]. Но что представляет собой структура элементарной частицы, а тем более ее узловые “точки”, остается пока неясным.

Если допустить мысль о частице как высшей форме развития материи поля, то естественно предположить существование определенных “кирпичиков" которые образуют такую частицу, и являются тем, из чего состоит физическое поле вообще, т.е. элементами системы физического поля. Их взаимодействие (полевая форма движения) и приводит к образованию элементарной частицы того или иного типа.

Такая идея о сложности элементарных частиц, о том, что каждая из них это система, состоящая из различного количества разнообразно взаимодействующих и по разному пространственно расположенных элементарных частиц, но тождественных по своей сущности “кирпичиков" материи, позволяет объяснить взаимопревращаемость частиц и открывает путь к проникновению вглубь материи. Элементарная частица - это не только квант поля, но и то, что может лежать в основе качественно иной системы - вещества.

Вещество - чрезвычайно сложная, глубоко дифференцированная многоуровневая система. Если элементарная частица выступает и как элемент качественно иной, вещественной системы, то две и более взаимодействующие элементарные частицы представляют собой систему, которая может быть названа частичкой вещества [3].

Так, взаимодействие протона и электрона образует простейший атом легкого водорода, внутренне динамическую систему, элементы которой подчинены целому ряду параметров, и вследствие этого отличающиеся от свободных частиц. Атом как система развивается усложняясь по составу и структуре вплоть до такого состояния, когда начинается самопроизвольный распад атомного ядра.

Взаимодействующие атомы образуют различные системы: молекулы, макромолекулы, ионы радикалы, кристаллы.

Молекула представляет собой материальную систему, состоящую из определенным образом расположенных в пространстве и взаимосвязанных атомов одного или нескольких химических элементов. Связь атомов в молекуле прочнее связи атомов со средой, что обеспечивает целостность системы. Молекула является качественно новым материальным образованием по отношению к составляющим ее атомам. Молекулы могут быть простыми и сложными, содержащими один, два и тысячи атомов. Гигантские группы атомов образуют макромолекулы, качественно отличающиеся от других молекул. [5]

Однако не все вещества состоят из систем типа молекул. Ряд химических соединений, например хлорид натрия (поваренная соль), не имеют молекул в обычном понимании этого слова, и являются открытыми системами в которых ионы относительно независимы друг от друга. Такой тип вещественной системы называют кристаллом. Ионами называют как отдельные заряженные атомы, так и группы химически связанных атомов с избытком или недостатком электронов. Группа атомов, переходящая без изменения из одного химического соединения в другое, определяется как радикал. Все эти группы являются системами.

Взаимодействие атомов одного типа образует химический элемент. Из химических элементов слагаются минералы, из минералов - породы, из пород - геологические формации, из геологических формаций - ряды формаций - геосферы, из геосфер - планета Земля [8]. Каждая система, слагающая Землю, в свою очередь сложена по своей структуре. Так, например, атмосфера представляет собой систему, состоящую из пяти подсистем: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и экзосфера.

Земля, как планета, выступает наряду с другими планетами элементом Солнечной системы. В свою очередь, Солнечная система входит в такую грандиозную космическую систему как Галактика. Взаимодействующие галактики образуют системы галактик, входящие в Метагалактику и т.д. При этом на каждом уровне развития неживой природы, наряду с общими, имеются и свои системообразующие факторы, свои особые связи и взаимодействия. Вместе с тем, принцип организации множества в единство остается одним и тем же. Не меняется он и при переходе к системам живой природы [3].

 

2.4 Системность живой природы

Как и все в природе, живые организмы состоят из молекул и атомов, но где граница между живым и неживым? Существует предел, после которого теряют силу имеющиеся системообразующие факторы и неживое переходит в разряд живого. Так, например, молекула состоящая из 5000000 атомов представляет собой вирус табачной мозаики - самое малое известное живое образование, способное к самостоятельному существованию [3].

В целом вопрос о системности живой природы не вызывает сомнений. Более того, именно изучение живых материальных образований в значительной мере способствовало формированию системных представлений о мире.

Основными системами живого, образующими различные уровни организации, в настоящее время признаются:

1) вирусы - системы, состоящие в основном из двух взаимодействующих компонентов: молекул нуклеиновой кислоты и молекул белка;

2) клетки - системы, состоящие из ядра, цитоплазмы и оболочки; каждая из этих подсистем, в свою очередь, состоит из особенных элементов;

3) многоклеточные системы (организмы, популяции одноклеточных);

4) виды, популяции - системы организмов одного типа;

5) биоценозы - системы, объединяющие организмы различных видов;

6) биогеоценоз - система, объединяющая организмы поверхности Земли;

7) биосфера - система живой материи на Земле.

Система каждого уровня отличается от других уровней и по структуре, и по степени организации (биологическая классификация). Но взаимодействие элементов системы не обязательно предполагает жесткую, постоянную связь. Эта связь может носить временный, случайный, генетический, целевой характер [3].

В целом живая природа, также как и неживая, представляет собой систему систем, причем она дает удивительные примеры разнообразия систем, которые нередко оказываются объединением элементов различных уровней. Например, ландшафт как система включает в себя:

1) абиотические геосистемы (земная кора с рельефами, атмосфера, гидросфера и криосфера);

2) геосистемы почвенной сферы;

3) биотические геосистемы, образующие биосферу;

4) социально-экономические геосистемы, возникшие в результате общественно-исторической деятельности человека. Все эти системы связаны между собой и воздействуют друг на друга, образуя единую саморегулирующуюся систему. Изменение любой составной части ландшафта ведет, в конечном счете, к изменению его в целом. Вместе с тем, каждая система живой природы, являясь ее элементом и определяясь ею, в то же время имеет достаточную самостоятельность саморазвития, чтобы выйти на другой уровень организации материи [3].

2.5 Ограничения при системном подходе

Конечно, при этом не стоит забывать о том, что все это не более, чем наши научные представления об окружающем мире. Но человек при осуществлении деятельности по формированию системы этих представлений в процессе своей научной деятельности - в науке, а также системы приемов и средств, используемых им в преобразовании окружающего мира - в технике, а к таковым можно отнести и создание нового образца техники, вынужден от несвязанных действий в познании и преобразовании окружающего мира перейти к использованию системности. Точнее, к систематизации информации о том, что есть, учету системности изучаемого, преобразуемого или создаваемого объекта, в т. ч. объекта и как некоторой совокупности знаний, информации, системности его взаимодействия с окружающей средой и системности учета последствий результатов научной и технической деятельности.

При этом, как можно видеть из истории и характера достижений науки и техники, наиболее показательные из которых приведены в двух последующих главах, и системный подход не приводит к однозначному для всех исследователей и инженеров подходу к решению одной и той же научной или технической проблемы. Очень многое зависит от "весомости" одних и тех же факторов для разных ученых или инженеров, а она часто в основном определяется соображениями, далеко выходящими за границы чисто научного или инженерного подхода, и даже общепринятой человеческой этики, Примером может служить ситуация с соглашением по ограничению выбросов в атмосферу, ведущих к увеличению озоновых дыр, что может привести к серьезным проблемам для всего человечества. Страна, объявляющая себя оплотом гуманного отношения к человеку США, до сих пор не желает присоединиться к этому соглашению, так называемому Киотскому протоколу.

Основная цель данной работы - показать, что ученому и инженеру в своей деятельности необходимо не только уметь проводить системный анализ объекта деятельности, но и уметь выделить и "принять во расчет" минимум только тех факторов, которые обеспечат успешное решение задачи, и отбросить те, которые хоть и влияют на результат, но степенью их влияния можно пренебречь. И в случае успеха не торопиться объявлять свое решение универсальным или оптимальным, т.к. завтра все это может оказаться теорией, справедливой для весьма ограниченного числа явлений: механика Ньютона, или далеко не оптимальным или совершенным творением техники: лайнер "Титаник", самолеты Ту-144, "Конкорд", Чернобыльская АЭС, космические корабли серии " Шаттл" и многое-многое другое.

3. Развитие системного подхода в науке 3.1 Ранние попытки систематизации физических знаний

Первой действительно успешной попыткой систематизации знаний о природе были труды Аристотеля (384-322 до н.э.), ставшие благодаря своей натурфилософской продуманности и всеобъемлющему характеру основой физики, биологии и других естественнонаучных областей знания в Европе и на Ближнем Востоке в течение более чем двух тысячелетий. В качестве наиболее общих принципов бытия Аристотель выдвигал форму и материю, которые образуют соответственно активное и пассивное начало мироздания. Каждое явление имеет четвероякую причину: материальную (“из чего состоит”), формальную (“по какому плану, вообще: как происходит”), действующую (приблизительно соответствует “силе”) и целостную (“для чего”). Целевые причины особенно важны в аристотелевской системе и ее средневековых вариантах: все в живой и неживой природе целесообразно, тела стремятся к своим “естественным местам” (так Аристотель объяснял падение тел на землю и развитие организмов от зародышевого состояния к взрослому).

Согласно системе Аристотеля Земля - центр Вселенной, а так как все тяжелые частицы стремятся к центру, то именно здесь и образовалось твердое тело нашей планеты. Легкие элементы - воздух и огонь - поднимаются в высокие слои, там они загораются, и тогда люди видят кометы и падающие звезды. Вечно движение небесных тел по сферам, окружающим неподвижную Землю, а Вселенная сферична и конечна.

Стоит заметить, что за несколько столетий до Аристотеля знаменитый математик Пифагор Самосский высказал мысль о том, что Земля имеет шарообразную форму и обращается вокруг собственной оси. Более того, он считал, что и Солнце, и Земля, и Луна вращаются вокруг некоторого общего гипотетического центра, который он назвал центральным огнем. Это движение планет и Солнца создает гармонию небесных сфер. Ученики Пифагора утверждали, что только их великий учитель был способен ощущать эту гармонию.

Нетрудно заметить, что в мироощущении Пифагора просматриваются основные принципы гелиоцентрической системы мира. И все же созданная легендарным Пифагором картина мира просуществовала недолго. На смену ей пришла геоцентрическая система Аристотеля.

Параллельно с систематизацией эмпирических знаний о природе наметилась тенденция к математизации естествознания, прежде всего в древнеиталийской школе пифагорейцев (VI-IV вв. до н.э.), открывших ряд важных факторов математической акустики и движения небесных тел. С IV в. до н.э. почти на тысячелетие центром естественнонаучных исследований становится Мусейон (“Музей”, храм Муз) в Александрии, где были сделаны крупные открытия: построена целостная система планиметрии и стереометрии по основе аксиом (Евклид), выведены законы перспективы (им же), довольно точно вычислены размеры земного шара (Эратосфен), начато изучение анатомии нервной системы. Эрасистрат (III в. до н.э.) подразделил нервы на двигательные и чувствительные, обратил внимание на извилины головного мозга и на различие между большим головным мозгом и мозжечком.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11