Опасные ситуации природного характера. Ч. 1-2 | Баньковский Лев Владимирович

Часть 1. Приложение

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Окончание части 1 пособия «Опасные ситуации природного характера»

174

175

176

177

178

179

180

181

182

183

184

185

186

187

ПРИЛОЖЕНИЕ-1 СУЩНОСТЬ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА К ИЗУЧЕНИЮ ОПАСНЫХ СИТУАЦИЙ ПРИРОДНОГО ХАРАКТЕРА И ПСИХИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ В наш век безграничных информационных возможностей специалистов окружают «эвересты» фактов. Ориентироваться среди них, находить верные пути к открытиям помогает наука о системах – системология. Приёмы системного познания, их уровень, характер и качество изменялись по ходу истории. Греческое слово «система» означает буквально «целое, составленное из частей». Уже древние мыслители отчётливо увидели системы, состоящие как минимум из двух элементов – органически сплавленных между собой взаимодействующих противоположностей. Так появилась диалектика – самый древний вариант теории сложных систем. Короткое, звучное и ёмкое слово «система» во все времена очень любили великие естествоиспытатели и с удовольствием включали его в названия главных книг своей жизни. Вот эти знаменитые труды: «Система природы» К. Линнея и «Система природы» П. Гольбаха, «Изложение системы мира» П. Лапласа, «О горных системах» Э. де Бомона, «Образование солнечных систем» К. Циолковского. Одним и тем же понятием успешно пользовались философы, астрономы, геологи, биологи, химики, математики и представители многих других отраслей знаний. К настоящему времени сложилось следующее представление об уровнях и направлениях системных исследований природы (таблица105 и 106):

К.Э. Циолковский

К. Линней 188

189

Высокая степень целостности неорганического и органического миров свидетельствует не только о длительном поступательном развитии всей системы природы, но и о высоком достигнутом уровне этого развития. Реальная иерархия и системность важнейших для жизни природных объектов стали объективной основой особенно строгого системного подхода современных исследователей к миру живых существ. Первый шаг от систематики к общей теории систем был сделан биологами. В 1923 году доцент кафедры зоологии Пермского университета А.А. Любищев опубликовал в «Известиях Биологического НИИ» очень примечательную для истории системологии статью. Называлась она «О форме естественной системы организмов» и содержала совершенно новое подразделение органического мира. Преодолевая ограниченность и односторонность иерархического принципа при создании новой систематики Любищев предложил руководствоваться ещё двумя принципами: комбинационным и коррелятивным. Комбинационные, или комбинативные системы, по Любищеву, больше всего напоминают многомерные решётки кристаллов, число измерений которых совпадает с числом независимо изменяющихся признаков системы. Коррелятивные же системы подобны по форме периодической системе химических элементов, например, тому её варианту, когда периоды располагаются в виде винтовой линии на цилиндре. Любищев вспоминал, что и до Менделеева химики не решались отойти от иерархической системы химических элементов. Лучшей же системой «кирпичиков Вселенной» оказалась периодическая система, то есть система, сочетающая свойства иерархичности, комбинативности и коррелятивности. Учёный неоднократно подчёркивал, что от правильного методологического подхода к пониманию самого существа системности непосредственно зависят сроки решения ключевых проблем системологии – проблем целого, порядка, природы и числа уровней реальности. Через четырнадцать лет после основополагающей статьи Любищева профессор биологии Венского университета Л. Берталанфи сформулировал основные положения теории так называемых открытых систем и сделал попытку применить эту концепцию к объяснению эволюции органического мира. Открытые системы, присущие миру животных и растений, австрийский учёный противопоставил закрытым, «изолированным», техническим системам, подчинённым в своём действии термодинамическим закономерностям. Однако найти посредствующие звенья между формально введёнными в биологию критериями «открытости» и «закрытости» систем оказалось необыкновенно сложно. Позднее Берталанфи приложил немало усилий, чтобы преобразовать свои системные построения в общую теорию систем, но положительных результатов в этом направлении не достиг. Современник Любищева и Берталанфи, математик, директор библиотеки Мадрасского университета Ш. Ранганатан ещё в тридцатые годы прошлого века разработал очень своеобразный метод многоаспектной, фасетной классификации библиотечных фондов. Фасетный принцип Ранганатана обнаружил редкие преимущества в соединении с современной 190

191

Рис. 27

электронной техникой и существенно облегчил решение проблемы индексирования, хранения и поиска многоцелевой информации. Система Ранганатана в сжатом виде выглядит так (табл. 106а). Автор данного учебного пособия предпринял попытку популяризовать эту схему и разработал приводимую здесь таблицу многоаспектного индексирования научной информации по естественным наукам (табл.106 б). В последние десятилетия новые принципы изучения сложных органических систем пришли в системологию из психологии, культурологии и теории познания. Наглядное изображение совокупности этих принципов при анализе психических и культурологических проблем приведено на рисунке 27. Как видим, современная системология гораздо большее внимание, чем прежде, уделяет среде, в которой рождаются и развиваются отдельные природные системы, в том числе и сам человек. Учебный предмет «Опасные ситуации природного характера», отражающий в своих основах единство и целостность законов природы, также может рассматриваться как система и поэтому предполагает соответствующую логику исследования, построения и реализации в целостном педагогическом процессе. Обозначив главные контуры единой научной картины динамичного мира, можно более аргументировано объяснять сущность и основные механизмы устойчивого развития общечеловеческой активности в меняющейся среде обитания. Во все времена индивидуумы, государства или мировые сообщества так или иначе преследовали цели гармонизации жизненно важных взаимоотношений со средой обитания, стремились снизить уровни локальных и более крупных рисков, добивались относительного снижения отрицательных последствий чрезвычайных и экстремальных ситуаций.

192

Рис. 28. Развитие культуры

Несомненно, что в поисках оптимумов тактических и стратегических взаимоотношений со средой обитания важнейшим достижением человечества стала культура. В контексте обеспечения безопасности жизни культура может быть определена как наивысший исторически сложившийся в обществе уровень чувствования, мышления, действия и среды, а также как наивысший уровень генерализующих сфер психики – сознаний и личностей (рис. 28). Таким образом, понятие культуры безопасности жизнедеятельности можно рассматривать как инвариант культуры в целом. Четыре основных структурных компонента составляют культуру: - аффективно-эмоционально-чувственный, то есть ценностно ориентирующий по отношению к человеческой жизни, человеческому обществу, личному, национальному и глобальному развитию; - когнитивный, представляющий собой стиль мышления и систему теоретических, концептуальных, методологических и фактологических знаний; - деятельностный, волевой, определяющий системы деятельности и поведения в соответствии с ценностными ориентациями и принципами безопасности жизнедеятельности; - средовой, учитывающий пространственно-временные закономерности среды обитания. Именно эти компоненты культуры безопасности жизнедеятельности оказывают наибольшее регулирующее, управляющее воздействие на развитие сфер сознания и личности.

193

Литература Аверьянов А.Н. Системное познание мира. М., 1985 Баньковский Л.В. К вопросу об истолковании понятий «региональная культура» и «культура»// Современное общество: вопросы теории, методологии, методы социальных исследований. Тезисы докладов второй научной конференции, посвящённой памяти профессора З.И. Файнбурга и 30-летию кафедры социологии и политологии (июнь 1994 г.). Пермь, 1994. Безопасность жизнедеятельности: Программно-методический комплекс для преподавателей и студентов педагогических вузов / Автор-составитель М.В. Головачёв. Н.Новгород, 2002 Блауберг И.В., Юдин Э.Г. Становление и сущность системного подхода. М., 1973 Головачёв М.В. Дидактические основы конструирования учебного курса «Безопасность жизнедеятельности» в системе профессиональной подготовки учителя: Учебное пособие. Н. Новгород, 2004 Дмитриев О.Н. Системные основы маркетинга // Системный маркетинг. Т.1. М., 2002 Литвинов Н.Н., Литвинова О.Н. Ключи систем. Соликамск, 2003 Резник Ю.М. Введение в социальную теорию. Социальная системология. М., 2003 Садовский В.Н. Основания общей теории систем. Логико-методологический анализ. М., 1974 Системные исследования. Методологические проблемы. Ежегодник. 2001. М., 2003 Сукиасян Э.Р. Ш.Р. Ранганатан и советское библиотековедение // Советское библиотековедение, 1992, №1 Тягло А.В. Становление научной концепции целостности. Харьков: Высш. шк., 1989 Шемакин Ю.И. Семантика самоорганизующихся систем. М.: Академич. проект, 2003

194

195

196

197

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ КУЛЬТУРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА И ОБЩЕСТВА В процессе разработки «мировой модели» академик Н.Н. Моисеев предложил следующий вариант структуры человеко-машинных систем (рис.

29):

Рис. 29

Давая характеристику этой структуре и в частности её банкам данных, Моисеев обратил внимание на необходимость выбора так называемой «минимальной модели»: «В ней описан тот минимальный перечень параметров и взаимосвязей, который должен послужить отправным пунктом исследования. Система должна состоять из системы базовых моделей, которые дают описание процессов, происходящих в биосфере (энергообмен в биоте, эволюция климатологических факторов, геохимические циклы и т.д.), и моделей человеческой активности». При моделировании такого глобального феномена как культура безопасности жизни человека и общества также встаёт вопрос о «минимальной модели», то есть единой системе моделей, способной дать целостное формализованное описание опасных динамических процессов в природе и нашей жизни. Моделирование культуры безопасности жизни человека и общества имеет много общих черт не только с созданием «мировой модели», но также и с моделированием собственно культуры и культуры здоровья. Современные исследователи по-разному трактуют понятие «культура», однако никогда не отделяют культуру от самой жизни и от главных жизненных ценностей. Культура – одна из важнейших характеристик высокоразвитой жизни, фундаментальное её свойство и качество. Культура в равной степени соотносима и с человечеством, и с человеком. Категория «здоровье» столь же универсальна: при оценке уровня развития государства 198

Рис. 30

199

и человека многие философы рассматривали здоровье и культуру как синонимы: «нравственная культура – здоровье нации», «нравственное здоровье – символ культуры». Здоровье человека и человечества по предельно общей шкале оценок складывается из здоровья их чувственной, мыслительной и деятельностной сфер. Культура индивидуума и мирового сообщества включает культуру чувств и отношений, мышления и деятельности, а также культуру среды. Естественно, что с ценностной точки зрения народной культуры жизнь и здоровье совпадают и бытуют в синонимичном контексте. В поисках полноценного научного объяснения названных философскокультурологических сентенций автор предпринял попытку дать образное, наиболее структурированное определение понятию «культура», затем – попытку определить один из приемлемых вариантов интегральной концепции здоровья, чтобы получить, наконец, аргументированную научную базу для уверенного толкования здоровья в неразрывной взаимосвязи с культурой. В своей педагогической практике автор на протяжении многих лет пользуется схематическим изображением концепции культуры, разработанной московским лингвистом и культуроведом Ю.В. Рождественским (1996) и схемой цивилизационной пирамиды Ю.В. Яковца (1996). Поскольку цивилизация составляет экономическую основу культуры, обе названные схемы вполне сопоставимы и, более того, будучи надстроенными одна на другую, составляют новое концептуальное единство (рис. 30). Такое образное решение концепции культуры автор назвал Башней Культуры. Её можно рассматривать также как многоуровневую концептуальную модель культуры. Поперечный разрез этой модели изображён на рис. 28. Переходя к построению образной картины концепции здоровья, результативнее всего воспользоваться модельными построениями медицины петербургского учёного В.М. Дильмана, дополнив его схему некоторыми штрихами и образами (рис. 31). Растущий и развивающийся человек изображён в виде древа. Основой и опорой человекодрева является здоровье. По мере роста и развития человека естественно и постепенно нарушается слаженное действие главных гомеостатов онтогенеза – энергетики, адаптации и репродукции. Человека начинают посещать так называемые возрастные «нормальные болезни»: ожирение, гиперадаптоз и климакс. Врач на схеме олицетворяет представителей профилактической и лечебной медицины, а также специалиста по медицинской информатике и безопасности жизнедеятельности. В поле зрения врача – блоки генетических факторов, образа жизни и валеологии. Врач размышляет о четырёх моделях медицины, обозначенных на рисунке стрелками и буквами: А – экологическая модель, Б – генетическая, В – онтогенетическая, Г – валеологическая.

200

Рис. 31 201

Рис. 32. Общая схема функциональной системы (по П.К. Анохину) Показатель «здоровье», в значительной мере фиксирующий воздействие факторов окружающей среды на людей, интегрирует и обобщает всё многообразие сторон их жизни, их устойчивость к внешним факторам, стабильность различных функций. Полвека тому назад достижения кибернетики позволили создать и проверить сложные поведенческие модели человека, а П.К. Анохин разработал теорию функциональных систем. Эти теория и модель, разработанные в системном ключе, позволили объяснить, каким образом организм человека с помощью механизмов саморегуляции обеспечивает оптимальные жизненные функции и каким образом они осуществляются в нормальных и экстремальных условиях (рис. 32). Функциональная система состоит из рецепторных образований, аналитических и управляющих структур мозга, исполнительных механизмов и обратной афферентации, то есть обратной связи, информирует центр об эффективности деятельности исполнительных механизмов и о достижении конечного результата. Теория и модели П.К. Анохина продемонстрировали, как саморегулирующиеся функциональные системы сложно взаимодействуют по принципу иерархии результатов и как они в своём действии объединяются в единый слаженно работающий организм, устанавливающий и поддерживающий гомеостаз при изменениях во внешней и внутренней среде.

202

Рис. 33

Преодоление организмом небольших изменений факторов среды не вызывают серьёзного физиологического напряжения, а выход этих факторов за пределы оптимальности вызывает особое напряжение физиологических механизмов и включение более эффективных механизмов адаптации и иных внутренних ресурсов организма. Всё это разнообразие дополнительных защитных возможностей организма противодействует возникновению и прогрессированию патологического процесса. Рассмотрим схему устойчивости организма, разработанную В. Линденбратеном (рис. 33). В первоисточнике схема иллюстрирует процесс подъёма человека в высокогорье в условиях кислородного голодания. Верхняя ломаная линия характеризует учащение дыхания при подъёме в гору и срыв дыхания в результате снижения содержания кислорода в крови (нижняя ломаная линия). Попробуем придать этой схеме более обобщённый вид, рассмотрев её модельное, образное начало в духе системы В. Дильмана. Предположим, что согласно этой схеме человек поднимается на водораздел жизни. Пользуясь такой схемой и её новой онтогенетической (и возрастной) интерпретацией, уточним наглядные характеристики отметок четырёх состояний организма: АБ – с достаточными адаптивными возможностями; БВ – адаптация реализуется за счёт более высокого, чем в норме напряжения регуляторных систем; ВГ – преморбидное со снижением функциональных резервов; ГД – срыв адаптации со снижением функциональных возможностей организма и началом патологической реакции, при которой ставится клинический диагноз. Анализируя адаптивные возможности организма, следует подчеркнуть значение рационального использования ресурсов здоровья. Хотелось бы обратить внимание студентов на тот факт, что значительная часть этих резервов не может быть введена в действие в критические периоды пожилого возраста, если она уже не была задействована в молодости. Каким образом можно пользоваться этими глубоко спрятанными резервами? Как видим из схемы (рис. 31), в составе здоровья человека заключаются, по крайней мере, четыре мощные природные стихии: стихия среды, стихия чувствования, стихия мышления, стихия деятельности. В зависимости от 203

того, в какой пропорции этими стихиями формируется личность, необходимо целеустремлённо достраивать своё здоровье резервами из наименее проявленных в личности человека стихий. Так, интеллектуальный тип личности может воспользоваться собственными резервами здоровья, находящимися в сферах деятельности, чувств и отношений. Эмоциональный тип личности обычно не развивает должным образом и почти не пользуется интеллектуальной и деятельностной составляющими резерва здоровья и т.д. Поскольку потенциальные ресурсы здоровья и ресурсы культуры человека в сущности своей не различаются, то формирование резервов здоровья осуществляется на фоне всестороннего культурного развития человека. Вот почему культура жизни в значительной степени совпадает с культурой здоровья. На таблицах 110 и 111 показаны факторы выживания и система взаимосвязей психических явлений в экстремальных условиях опасных природных ситуаций. М.В. Головачёвым (2004) разработана структурносодержательная дидактическая модель инварианта интегрированного учебного курса «Безопасность жизнедеятельности» (рис. 34), обозначены междисциплинарные аспекты фундаментального понятия курса – «опасность» (таблица 112). В рамках этой модели Головачёв выделяет в качестве особенно востребованных целевой, содержательный и процессуальный компоненты образования. Главная цель образования определяется как формирование всесторонне развитой, социально-зрелой личности, способной нести груз ответственности за судьбу земной цивилизации и культуры, защищать не только личностно-индивидуальные, но и общественные, государственные и общечеловеческие ценности, творить целостный, гуманный мир, всесторонне благоприятную для жизни человека среду обитания. Структуру ориентированного на личность образования с таким целевым назначением можно считать четырёхкомпонентной. На первое место, повидимому, следует поставить опыт эмоционально-ценностных отношений, взятый в форме личностных ориентаций. Следующим по порядку освоения компонентом стоит выделить интеллектуальный опыт, систему приобретённых знаний, опыт прогнозирующего, проективного мышления. Параллельно с эмоционально-мыслительным опытом должны быть прочно усвоены необходимые способы деятельности (умения действовать по образцу) вместе с опытом творческой деятельности, то есть умением принимать нестандартные решения в проблемных ситуациях. Четвёртый компонент образования можно назвать средовым, ситуационным или экологическим, достижение такого опыта предопределено необходимостью исчерпывающе изучать не только личностные возможности человека, но и среду обитания – от внутренней среды живого организма до космического пространства. Психологи, изучавшие корреляционные и факторные модели личности во всех её проявлениях и процессах, обратили внимание на целесообразность разработки психологии ситуаций и средовой психологии.

204

205

206

207

Рис. 34

208

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ФОРМИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ КУЛЬТУРЫ СТУДЕНТОВ ПО КУРСУ ОПАСНЫХ СИТУАЦИЙ ПРИРОДНОГО ХАРАКТЕРА, ПО ГЕОЛОГИИ И СМЕЖНЫМ НАУКАМ Современный прирост естественнонаучных знаний опережает темпы смены поколений специалистов, работающих с информацией по опасным ситуациям природного характера, геологии и смежным наукам. Различные учебные и специализированные учреждения нашей страны и мира накопили громадный информационный потенциал в науках о Земле. Принцип системного подхода обеспечивает целостность представления знаний о нашей планете за счёт введения единой методологической базы, построения единой тактики и стратегии формирования банка данных. Приобретение информационных знаний, выработка информационных умений предполагает овладение рациональными приёмами самостоятельного ведения поиска информации как ручным, так и автоматизированным способом; освоение формализованных методов аналитико-синтетической переработки информации; применение эффективных технологий для подготовки и оформления результатов своей самостоятельной познавательной деятельности. Полидисциплинарный подход в работе с геологической информацией означает, что студент синтезирует достижения ряда взаимосвязанных дисциплин, изучающих феномен нашей планеты. Углубление содержания блока изучаемых дисциплин достигается за счёт использования информационного потенциала геологии и смежных наук. Прагматическая направленность обучения предполагает вооружение студентов знаниями и умениями для решения конкретных задач по опасным ситуациям природного характера, геологии и смежным отраслям знаний. Формализация и алгоритмизация представления необходимых материалов по данному учебному курсу обеспечивает снижение временных и интеллектуальных затрат при обработке и поиске информации. Блочно-модульный способ представления информации по опасным ситуациям природного характера и защите от них заключается во введении в базу данных курса обязательных блоков со следующей структурой: I. Опасные ситуации в литосфере I.1. Землетрясения I.2. Извержения вулканов I.3. Сели I.4. Оползни I.5. Обвалы и осыпи I.6. Лавины I.7. Абразия берегов I.8. Эрозионные процессы (эрозия почв, изменение русел рек, пыльные бури, курумы) I.9. Природные пожары II. Опасные ситуации в атмосфере II.1. Циклоны и бури II.2. Шквальные бури и смерчи II.3. Экстремальные осадки и снежно-ледниковые явления II.4. Грозы, градобития II.5. Экстремальные температуры воздуха III. Опасные ситуации в гидросфере III.1. Наводнения III.2. Цунами 209

210

211

В совокупности блоки и работа с ними формируют системное, целостное представление о динамике нашей планеты, дают студентам необходимые знания в области поиска, обработки и использования необходимой информации. Для ориентации студентов в науках о Земле и основах геодинамики предлагается следующий краткий рубрикатор по отраслям геологии и смежным наукам: Вулканология Геоакустика Геодезия Геодинамика Геокартография Геокриология Геомагнетизм Геометрия недр Геометрология Геомеханика Геоморфология Геономия Геопатология Геостатистика Геосъёмка Геотектоника Геотермика Геотехнология Геотомография Геофизика Геохимия Геохронология Геоэлектрика Гидрогеология Гляциология Гравиметрия Динамическая геология Инженерная геология

Историческая геология Карстоведение Космическая геология Кристаллография Литология Минералогия Минерагения Металлогения Мерзлотоведение Морская геология Неотектоника Охрана недр Палеонтология Палеогеография Палеоэкология Петрография Петрология Петрофизика Планетология Реология Сейсмология Спелеология Стратиграфия Структурная геология Теоретическая геология Экологическая геология Экономическая геология

212

Краткий обзор факторов эволюции Вселенной с целью упорядочения тезауруса информационно-поисковых систем по опасным космическим ситуациям

Рис. 35. Схема поиска единства основных природных противоположностей в трудах естествоиспытателей прошлых веков (Наиболее опасные космические явления показаны звёздочкой)

I. Единый процесс дифференциации космической материи I.1. Плотностная (гравитационная) дифференциация: Вихри Декарта. Первым естествоиспытателем, поставившим поиски всеобщего механизма космических сил на единую твёрдую теоретическую основу, был великий французский учёный Рене Декарт (1644). Все звёзды и даже вся Вселенная были, по его представлению, совокупностями различных вихрей. В общем вихревом движении космоса в роли легчайших частиц выступала самая тонкая и самая пронизывающая материя огня, в роли более плотных образований – материя воздуха, которую сам учёный сравнивал не только с 213

песчинками и маленькими пушинками, но даже – вот воображение! – с кончиками тончайших струн. Третьим элементом во Вселенной Декарта была обладающая малым движением материя Земли. Все элементы декартовой материи были смешаны в звёздных и планетных вихрях, но вследствие неодинаковой плотности двигались поразному, постоянно взаимодействуя друг с другом в соответствии с разработанным Декартом «принципом упорства». Учёный представлял себе тяготение как силу, возникающую от центростремительного движения материй Земли и воздуха. Однако Декарт не был всюду последователен в развитии своей концепции. С одной стороны, разрабатывая вихревую модель образования и эволюции Земли, он дальновидно полагал, что именно неуклонное стремление к уплотнению материи в недрах планеты вытесняет из земных толщ огонь и воздух. Но отчего же тогда в другом месте своего знаменитого трактата, где речь шла о строении Вселенной, звёздные вихри работали наоборот? И доводом тому, что наиболее плотные элементы звёздных систем выносились вихрями наружу, Декарту служил пример центробежного движения тяжёлых лодок на крутых излучинах рек. Каковы же причины столь странного противоречия в эволюции планетных и звёздных декартовых вихрей? С физической точки зрения поведение различных частиц в вихревых потоках определяется двумя основными факторами: относительной плотностью частиц и тем, в какой стадии эволюции находится сам вихрь – формируется он или распадается. Выходит, что у Декарта планетные вихри тормозились, а звёздные, напротив, ускоряли своё вращение и расширялись? К сожалению, интересные мысли французского учёного не получили должного внимания и поддержки в трудах его последователей. Вот разве только Ньютон в настойчивых поисках механизма тяготения несколько раз обращался к декартовому «принципу упорства» и разрабатывал концепцию особой космической материи, «выдавливающей» тела из своих более плотных слоёв в менее плотные. Ньютон создал эту гипотезу в возрасте 36 лет, отказался от неё и снова вернулся к ней незадолго перед смертью. Гораздо известнее оригинальная ньютоновская концепция гравитационного дальнодействия, согласно которой сила тяготения между небесными телами распространяется на огромные расстояния и даже через пустоту. «Весомая» материя в абсолютном ньютоновском пространстве была выделена как главенствующая, а «невесомую», отличающуюся, по Декарту, большой подвижностью, Ньютон «остановил» и счёл целиком «флегматической». Такие преобразования представлений о строении материи привели к тому, что следовавшие этим путём Ньютона физики и астрономы надолго отказались от совершенствования математических основ явления всемирного отталкивания. Кант, Шеллинг, Гегель и другие философы долгое время безуспешно пытались объяснить естествоиспытателям всю важность не только философского, но и естественнонаучного совместного анализа притяжения и отталкивания. И Эйнштейн не мог оставлять без внимания все эти 214

основательные советы потому, что при разработке теории тяготения он прежде всего стремился достичь логической простоты, стройности и гармоничности. Разумеется, он отдал должное необыкновенно привлекательной концепции об одновременном существовании во Вселенной явлений тяготения и отталкивания. Но мысль Лапласа о подобии звёздных движений хаотическим движениям молекул газа была принята Эйнштейном и дожила почти до нашего времени. Наверное, поэтому в ньютоновской механике и в общей теории относительности осевое вращение большинства небесных тел во всех основных расчётах просто не принималось во внимание. Это и неудивительно: учёные трёх последних веков хорошо знали о вращении Солнца и планет, а вращение звёзд было открыто спустя год после открытия Эйнштейном принципа эквивалентности, а изучено спустя ещё двадцать лет. И только сравнительно недавно прояснилась важнейшая особенность эволюции крупных небесных тел – заметное вековое замедление осевого вращения из-за приливного трения и отодвигание их от центров массгравитирующих систем. Благодаря глубокому изучению процессов звездообразования современные учёные постепенно приближаются к более совершенной концепции равновесной Вселенной, в которой притяжение и отталкивание были бы полностью совмещены и сбалансированы. Новое решение мировых уравнений, найденное Фридманом, а затем открытие Хабблом разбегающихся галактик неопровержимо свидетельствовали, что человек живёт в расширяющейся Метагалактике. Значит, всемирное отталкивание не только существует в природе вообще и компенсирует тяготение в частности, но и активно проявляет себя в специфических, вполне самостоятельных процессах отталкивания? Но разбегание галактик не исключает одновременного многоступенчатого схождения огромных объёмов газопылевой космической материи к начальной области Большого Взрыва. Итак, основным критерием разделения орбит космических тел и крупных частиц на две категории – сходящиеся к центрам масс и расходящиеся от них является, по-видимому, их средняя плотность. Если эта плотность менее средней плотности центрального тела системы, частица рано или поздно сольётся с этим или другим встретившимся на её пути более массивным телом. Если же средние плотности вращающихся космических тел превышают средние плотности доминирующих гравитирующих масс, то эти тела рано или поздно уйдут на окраины включающих их космических систем.

I.2. Физико-химическая дифференциация: в мире звёзд, атомов, молекул. Этот наиболее исследованный вид глубочайшего разделения космической материи на мельчайшие компоненты и одновременного синтеза из таких «кирпичиков» длинного ряда новых материальных агломераций является по существу составной частью плотностной дифференциации, но обычно изучается отдельно.

215

Ещё в первой четверти ХХ века по ньютоновскому закону всемирного тяготения было рассчитано притяжение между элементарными частицами внутри атома. Тогда же исследователи решили: раз получившиеся при расчётах силы всемирно притяжения в микромире невелики, то при дальнейших вычислениях динамических характеристик микрочастиц гравитацию можно не учитывать вообще. И взаимное влияние внутриатомных частиц было выделено в три класса взаимодействий – электромагнитных, ядерных и так называемых слабых. С коперниковских времён наука ведёт изучение скоплений небесных тел как планетарных систем. И лишь немногим более ста лет исследователи пытаются проникнуть в тайны атомного ядра, окружённого удивительно подвижной, переменчивой оболочкой лёгких электронов-«планет». В 1911 году «пудинговую» модель атома Д. Томсона, согласно которой электроны вкраплены в положительно заряженную равноплотную атомную массу, сменила дальновидная гипотеза Э. Резерфорда об атоме, подобном Солнечной системе. С тех самых пор различные естествоиспытатели спорят о том, насколько планетарная модель атома подобна космическим системам, не является ли такое подобие чисто внешним свойством атомов. Основатель квантовой атомной теории Н. Бор предложил и защищал «принцип соответствия» как своеобразный мост между звёздами и планетами, с одной стороны, и атомами – с другой. В. Гейзенберг был сторонником «принципа неопределённости», принципа, почти совершенно отрицающего связь между классической небесной и атомной механиками. Как выяснилось в последние годы, атом действительно не похож на целиком стационарные модели планетных и звёздных систем времён Ньютона. Неожиданные открытия современными астрономами звёзд взрывающихся и звёзд, делящихся на отдельные части, позволили более внимательно анализировать внутриатомные явления. Ведь естественная радиоактивность атома и в особенности быстротечное, спонтанное деление атомных ядер более всего напоминает эволюцию звёзд. Интересно, что ещё с конца прошлого века звёзды и атомы изучаются практически одним и тем же инструментом – спектрографом. Спектроскопические открытия в макро- и микромире почти аналогичны. В 1928 году астрономы впервые обнаружили и измерили вращение спектрально-двойных звёзд. И в том же самом году российскими физиками А. Терениным и Л. Добрецовым было открыто вращение ядер атомов. С точки зрения принципа неопределённости всегда казалось, что теоретически предсказанное в 1925 году вращение электронов вокруг собственной оси можно признавать лишь условно, на самом же деле электроны не вращаются. Однако подошло время новых, гораздо более чувствительных методов физических исследований. Сначала возникла новая область науки – радиоастрономия, а вслед за этим событием в 1944 году Е. Завойский стал основателем атомной радиоспектроскопии. После анализа так называемой сверхтонкой структуры атомных спектров было изучено осевое вращение ядер и подтверждено давно уже предполагавшееся 216

вращение электронов. До тех пор, пока ядро и электроны мыслились маленькими гироскопами лишь сугубо условно, никто не предлагал использовать энергию вращения атома для каких-нибудь практических человеческих потребностей. После открытия электронного и ядерного парамагнитного резонанса, для достижения которого с помощью коротких электромагнитных волн производится переориентация осей вращения ядер и электронов, вереница прежних неопределённостей в этой области познания атома существенно поубавилась. Были созданы высокоточные эталоны частоты (времени), построены ядерные гироскопы, найдены способы использования вращения атомных частиц при поиске полезных ископаемых и в биологических исследованиях. А сами физики в результате таких открытий получили редкое по своей эффективности средство изучения внутриатомной структуры и динамики элементарных частиц. Одна из сравнительно недавних интереснейших новостей связана с выяснением «точечной» структуры протонов и нейтронов. Появились также основания говорить об их осевом вращении – ещё одном важном, пусть пока не до конца понятом сходстве мира звёзд и атомов. Развернувшиеся исследования внутриатомных процессов позволили изучать проявления всемирных тяготения и отталкивания не только в мире звёзд, но и в микромире. После открытия античастиц и обнадёживающих экспериментов с ними появилась гипотеза о тахионах – высокоскоростных частицах с мнимой массой. Астрофизики увидели аналогию отталкивающихся электрических зарядов с антигравитацией. А специалисты по общей теории относительности предсказали существование антигравитирующих частиц, отталкивающихся от гравитонов. Недавние открытия свидетельствуют о том, что электромагнитные ядерные и так называемые слабые взаимодействия в микромире могут имеет не какую-то особую, пока ещё неизвестную природу, а целиком гравитационную. Но в зависимости от вида элементарных частиц действие казалось бы давно знакомых сил тяготения в микромире в той или иной степени ослаблено силами отталкивания, причём само это отталкивание не что иное, как проявление вездесущей гравитации. Оказывается, чем больше возбуждена элементарная частица, чем меньше её плотность, тем сильнее проявляется гравитационное отталкивание. Именно поэтому наиболее лёгкие частицы покидают сверхплотные внутриатомные образования с субсветовыми скоростями. Астрономические исследования одинаково свидетельствуют, насколько едина в своём развитии наша Вселенная. Даже самые далёкие группы звёзд нашей Галактики «подчиняются» действию её ядра. Наш Млечный Путь входит в систему галактик, также обращающихся вокруг общего центра тяжести. Нет сомнения, что и у Метагалактики существует ядро, влияние которого простирается до самых отдалённых звёздных систем. Такие же зависимости существуют и в очень сложном, пока ещё трудно поддающемся исследованию атомно-молекулярном мире. Но физикохимическая дифференциация вещества Вселенной, очевидно, существует. На 217

основании тщательного изучения состава и физико-химической структуры Галактики современные астрономы пришли к выводу, что сейчас в Млечном Пути можно наблюдать звёзды по крайней мере пяти «генераций». Это означает, что вещество из звёзд первого «поколения» четыре раза рассеивалось по Галактике в результате космических взрывов и силами аккреции вновь собиралось в звёзды.

II. Всеобщность свойств ротационных процессов в Космосе II.1.

Гироскопы

Вселенной:

единство

разнообразия. Все

космические тела – пространственные ротаторы. Устойчивые или неустойчивые, замедляющиеся или ускоряющиеся, прецессирующие, наклоняющиеся, «ложащиеся на бок» и переворачивающиеся – все они типичные космические «волчки». Как известно по Солнечной системе, вековое изменение наклона оси вращающегося космического тела зависит от темпа торможения вращения его приливными силами или ускорения вращения в результате спорадического переуплотнения и уменьшения его поперечника при вековом сжатии. В последние годы в разных астрономических учреждениях нашей страны и за рубежом проведены математические расчёты устойчивости положения осей вращения небесных тел. Известна аналогия вращающихся небесных тел со свободными гироскопами. При замедлении их вращения оси гироскопов неуклонно наклоняются, пока не происходит падения гироскопов

Рис. 36. Прецессия и усугубляющийся наклон свободно вращающегося и тормозящегося волчка. Репродукция картины Ж.-Б. Шардена «Мальчик и волчок» 218

Рис. 37. Строение Галактики

на опорную поверхность. Поскольку у космических тел нет опорной поверхности, они при замедлении вращения могут оставаться «лёжа на боку», когда их ось совпадает с плоскостью эклиптики, а при дальнейшем замедлении вращения могут и продолжить свой поворот относительно первоначального положения. Если образовавшийся угол наклона оси вращения превышает 90°, то у космического тела по отношению к системе возникает так называемое обратное вращение. Практика наблюдательной астрономии показывает, что многие космические тела проявляют свою взрывную активность (хотя и значительно меньшую по масштабам по отношению ко всей системе), в том числе и «лёжа на боку». Об этом могут свидетельствовать, в частности, наличие сферической составляющей в ядрах галактик (и галактического балджа на рис. 37), обратное вращение некоторых звёзд в звёздных системах, орбиты малых тел солнечной системы, круто наклонённые к плоскости эклиптики и т.д.

II.2. Выстраивание иерархии космических спиральных систем: единство Вселенной за витками космических спиралей. Наиболее крупномасштабные ветви космических спиралей – это свидетельства цикличности рождения квазаров из центра Метагалактики, их приливного торможения вращения, последующего деления и векового перехода всех этих структур по спирали на более широкие орбиты. Космические спиральные структуры – важнейший и наиболее богатый класс структур в активных космических средах. Наиболее изученными во Вселенной являются спиральные галактики: на их долю приходится около двух третей видимой массы Метагалактики. Спиральная форма космических образований независимо от их возраста целиком обязана такому универсальному эволюционному фактору Вселенной как приливное торможение вращения крупнейших и крупных космических тел, их прогрессирующее вековое переуплотнение, расчленение 219

Рис. 38. Образование космических спиралей в Метагалактике

на тесные кратные системы и расхождение последних друг от друга по спиральным траекториям. Образно выражаясь, спираль является символическим своеобразным универсальным фракталом Космоса. Сложность анализа рождающихся галактических спиралей заключается в том, что переуплотнённые вращающиеся активные ядра галактик на начальном этапе своей эволюции не только наклоняют свои оси вращения, но «поворачиваются на бок» и даже приобретают «обратное» вращение, что вызывает образование так называемых баров.

II.3. Резонансные свойства движений космических тел – результат единого по своей природе процесса настройки вселенских «маятников». Системы космических тел, обращающихся по орбитам и одновременно вращающихся вокруг своих осей – это наиболее энергетическая разновидность колебательных систем Вселенной. Основными параметрами этих колебательных систем являются частоты, амплитуды, фазы, энергетика. Космические тела на орбитах неуклонно приобретают всё большую энергию от центральных тел всей иерархии космических систем при вековом вселенском центробежном перераспределении момента количества движения. Любые колебательные процессы, в том числе и космические, в единых системах обладают свойством синхронизации. На длительном эволюционном пути развития Вселенной синхронизация космических «маятников» достигла высокой степени действенности. Многие наблюдаемые резонансы во Вселенной – это целочисленные соизмеримости ротационных параметров космических тел и систем. Многочисленные примеры космических соизмеримостей свидетельствуют об универсальности процесса синхронизации пространственных ротаторов космоса, но также о том, что Вселенная не вышла ещё из эпохи энергетического развития, что препятствует окончательной синхронизации её колебательных систем.

220

Для ориентации студентов в науках о космосе предлагается следующий краткий рубрикатор по разделам астрономии (А) и смежным отраслям знаний: 1. Астрометрия (АМ) - фотографическая АМ - астрофотография - фундаментальная АМ - интерферометрия 2. Сферическая А 3. Наблюдательная А - всеволновновая А - радиоастрономия - радиолокационная А - микроволновая А - инфракрасная А - оптическая А - ультрафиолетовая А - рентгеновская А - гаммаастрономия - нейтринная А 4. Практическая А - геодезическая А - космическая А - радарная А 5. Небесная механика - астродинамика - аэромеханика 6. Околоземная А 7. Внеатмосферная А 8. Звёздная А 9. Звёздная динамика 10. Внегалактическая А 11. Астрофизика (АФ) - физика (Ф) планет и Луны - Ф Солнца - Ф комет и метеоров - Ф звёзд и туманностей - Ф галактик и галактических ядер - физическая оптика - магнитогидродинамика - плазменная АФ - ядерная АФ - АФ высоких энергий - ядерная космохронология - палеоастрофизика 221

- практическая АФ - теоретическая АФ 12. Космогония 13. Космология 14. Палеоастрономия 15. Теоретическая А 16. Космонавтика - ракетная А - спутниковая А - спутниковая геодезия - астроориентация - астронавигация - космическая навигация 17. Планетология (ПЛ) - историческая ПЛ - науки о планете Земля - селенография - селенология 18. Гелиосейсмология 19. Астрохимия 20. Астрогеология 21. Астробиология - экзобиология - астроботаника - гелиобиология 22. Астросоциология - астропсихология - астрология - уфология

222

ПОСЛЕСЛОВИЕ Первый вариант этой книги при соавторстве с отцом-геологом написал я в 1973 году, когда работал научным сотрудником в секторе тектоники Пермского научноисследовательского и проектного нефтяного института и составлял карты тектонического районирования для нашей области. Одна из таких выполненных мною карт помещена в данном пособии на стр. 38. Именно тектоника предопределяет динамику земной коры, и сейчас для всех исследователей Земли это очевидный факт. А три десятка лет тому назад, когда концепция тектоники плит только зарождалась, это был очень трудный вопрос, который мне и отцу очень хотелось как-то прояснить. Тогда-то мы и написали с ним книгу «Науки далёкие и близкие», в которой попытались продекларировать тесные взаимосвязи между науками геологического, гидрогеологического и гидрологического циклов. Книгу ту прорецензировали известные учёные нашей страны. Суждения их о книге, мне думается, интересно опубликовать. Вот так они написаны:

Рецензия на рукопись книги Л. Баньковского и В. Баньковского под названием: «Науки далёкие и близкие» Рецензируемая рукопись книги под названием «Науки далёкие и близкие» свидетельствует о том, что авторы её провели огромную работу и свели воедино обширный материал, который, несомненно, заинтересует многих читателей. Для написания такой книги авторам её бесспорно пришлось накопить и осмыслить огромный фактический материал. Книга будет служить хорошим материалом для размышлений многих и многих читателей и творческих работников. В ней содержится много фактического материала. По характеру книги больше подходит для неё название «Миры далёкие и близкие». Название «Науки далёкие и близкие» не точно отражает содержание книги. Кроме того, наук близких и далёких не бывает. Если она наука, то наука и есть. На стр. 78 есть выражение Д. Нидгема о том, что гораздо правильнее изучать живое вещество не от элементарного к сложному, а наоборот и т. д… Это расходится с современными представлениями. Роль микропроцессов в современной науке не только не отрицается, а наоборот – приподнимается. Только в 1973 году вышла книга академика Дубинина Н.П. под названием «Вечное движение», в которой роль элементарных частиц и образований в биологии, например, ставится в центр внимания. И это совершенно правильно. Однако эти замечания не снижают ценности рецензируемой книги для широкого читателя. Сделанные советы, вероятно, легко могут быть приняты авторами. Рукопись данной книги вполне можно рекомендовать для издания.

5 января 1973 года

Заслуженный деятель науки и техники РСФСР, заслуженный изобретатель РСФСР, профессор, доктор технических наук П.К. Ощепков

Рецензия на рукопись книги Л. Баньковского и В. Баньковского «Науки далёкие и близкие» Рассматриваемая работа, объёмом несколько более 100 страниц машинописи посвящена обзору достижений планетологии и наук о Земле. Авторы показывают, как из этих многообразных, разветвлённых на десятки отраслей наук складывается каркас современных знаний об общих закономерностях окружающей человека неживой, но тем не менее очень динамичной природы. В настоящее время бесспорным оказывается

223

подчёркиваемый авторами факт существенного влияния геодинамических процессов на эволюцию органической жизни нашей планеты, в том числе и на деятельность человека. Л.В. и В.И. Баньковские проделали большую работу по изучению трудов К.Э. Циолковского, включив в книгу анализ его дальновидных расчётов и предположений по планетологии и наук о Земле. Недостатком рукописи является слишком краткий и неполный обзор сведений о тектоно-магматических процессах на Луне, Марсе, Меркурии, Венере (см. книгу Ю.А. Ходак «География и геология планет (планетология)». Курс лекций. Изд-во МГПИ имени В.И. Ленина, 1972 и др.). В целом же предлагаемая рукопись книги представляет собой интересное научно-популярное исследование. Её издание будет весьма своевременным и полезным для широких кругов читателей, интересующихся как космосом, так и Землёй. Рекомендую рукопись книги «Науки далёкие и близкие» для издания. Председатель секции космического естествознания Московского Отделения Всесоюзного Астрономо-геодезического Общества при АН СССР, Старший научный сотрудник 19 января 1976 г., Москва ЛОПИМингео СССР Ю.А. Ходак

Рецензия на рукопись учебно-методического пособия (часть 1) «Опасные ситуации природного характера» Баньковского Л.В., доцента Соликамского государственного педагогического института, кандидата географических наук (Соликамск, 2005) Рецензируемая рукопись объёмом 58 страниц (часть первая учебнометодического пособия) включает методическую трактовку трёх тем и десяти практических работ, обеспечивающую проведение лабораторных занятий студентов стационарного и заочного отделений естественно-математических факультетов педагогических институтов по курсу «Основные ситуации природного характера». Практические работы посвящены следующим трём темам: 1) «Нелинейная планетология. Равновесия, устойчивости, катастрофы и революции в истории развития Земли и космоса»; 2) «Моделирование Земли, литосферы и основных структур земной коры» и 3) «Инженерная геология и реология о полях напряжений и формировании разрывов в земной коре». Рукопись снабжена двумя приложениями о сущности системного подхода и требований к информационной культуре студентов при изучении указанного курса. Данное учебно-методическое пособие предлагает новые решения ряда актуальных вопросов организации обучения студентов по курсу «Опасные ситуации природного характера» за счёт акцента на единстве механизмов действия основных геодинамических процессов, углублённой теоретико-практической проработки этих механизмов. Рецензируемое пособие по существу приглашает студентов к сотрудничеству с преподавателями в процессе практических работ, обозначает новые ориентиры такого сотрудничества. Автор использует рациональные приёмы обучения студентов весьма сложно разветвлённому курсу, подчёркивая значение и приводя в пособии специальные разработки о существе системного подхода и должной информационной культуре современных студентов, склонных к самостоятельной исследовательской работе в новой области знания. Автор компетентно излагает теоретические основы преподаваемого курса и правильно формулирует необходимые учебно-методические приёмы, обеспечивающие целостное представление знаний об опасных динамических процессах нашей планеты за счёт введения единой методологической базы, построения единой тактики и стратегии формирования банка данных, а также целенаправленной практической работы с этим банком данных. В рецензируемом пособии справедливо подчёркнута задача вооружения студентов знаниями и умениями для решения конкретных задач по опасным ситуациям 224

природного характера, геологии и смежным областям знаний. Целесообразным представляется предлагаемое пособием знакомство студентов с практическими приёмами изучения прочности грунтов, выполняемыми при проведении инженерно-геологических работ. Завершается рецензируемый труд послесловием, в котором автор сообщает о ходе многолетней работы над учебно-методическим пособием и приводит отзывы специалистов о первоначальном варианте рукописи. Предлагается включить в рукопись дополнительный раздел о методе моделирования в современных научных исследованиях, что будет способствовать более полному освоению требуемых для курса мировоззренческих знаний. В последующем автору рекомендуется рассмотреть вопросы технико-экономического характера для определения эффективности мер по предотвращению опасных ситуаций природного характера. Рукопись рекомендуется к изданию. Зам. директора по учебно-методической работе филиала Уральского государственного экономического университета в г. Березники, кандидат экономических наук Кутырева О.А. Зам. директора по научной работе по учебно-методической работе филиала Уральского государственного экономического университета в г. Березники, кандидат технических наук Минин В.В. Завершаю это учебное пособие публикацией рецензии учёных Березниковского филиала Уральского государственного экономического университета. Пожелание моих коллег по поводу введения в рукопись нового раздела об основах моделирования культуры безопасности жизни человека и общества я постарался выполнить, правда, пока на уровне соответствующего краткого приложения. В дальнейшем эта тема будет меня интересовать наравне с другими. Благодарю всех коллег за интерес к этой работе и своевременную разностороннюю профессиональную помощь, оказанную мне при подготовке рукописи к печати.

225

226