Экология геофизических полей
Никифоров В.И., Гусев А.Н.
Земля - авансцена, на которой идет непрерывный обмен потоками энергии с космической средой. Человек вторгается в эту авансцену, расплачиваясь 35 разбивающимися воздушными судами в год. Существуют ли системы прогноза, позволяющие оценивать опасность и безопасность воздушного пространства? О влиянии геофизических полей Земли и Космоса на работу технических средств и поведение людей, - географ Вячеслав Никифоров и эксперт службы безопасности полетов Андрей Гусев.
Концепция ОКР "Создание комплекса технических средств исследования динамики геофизических полей литосферы, атмосферы, ионосферы и околоземного космического пространства".
Необходимые условия объективности объяснения, описания и прогноза развития геофизических процессов и явлений, сложившиеся сегодня, выдвигают требования к фиксации свойств и возможностей средств наблюдения за динамическими, геофизическими процессами окружающей среды, особенно тех, которые взаимодействует с объектом. В настоящее время интенсивно изменяются идеалы и нормы доказательности, а также обоснования знания. Новая современная система познавательных идеалов и норм обеспечивает значительное расширение поля исследуемых объектов, включая сложные, самоорганизующиеся, саморегулирующиеся системы, какими являются геофизические процессы и явления окружающей природной среды.
Геофизические объекты, процессы и явления характеризуются:
- сложной уровневой организацией;
- мощными энергетическими возможностями;
- широкими пространственно-временными диапазонами проявления;
- чувствительностью к начальным условиям;
- наличием относительно автономных, изменчивых подсистем;
- массовым стохастическим взаимодействием элементов;
- существованием управляющего уровня (информационной составляющей природных геофизических процессов) и обратных связей, обеспечивающих целостность, самоорганизацию и саморегулирование систем.
Процессы развития общенаучной картины мира сегодня осуществляются на базе представлений о природе как сложной динамической системе (динамическая геофизика). Этому способствовало открытие, в последнее время, специфики законов микро-, макро- и мегамира в физике (в т.ч. и геофизике) и космологии, интенсивное исследование механизмов наследственности в тесной связи с изучением надорганизменных уровней организации жизни, обнаружение законов управления, обратной связи и иерархической организованности Вселенной, как сложного динамического единства. Весь накопленный сегодня методологический арсенал позволяет постепенно уточнять и развивать систему относительно истинного знания об окружающем нас мире.
Все радикальные сдвиги в представлениях о мире и процедурах исследования обязательно сопровождаются формированием новых философских оснований науки и новыми представлениями об активности субъекта познания. Возникло понимание, что ответы на наши вопросы определяются не только устройством самой природы, но и способом нашей постановки вопросов, нашими действиями, которые зависят от исторического развития средств и методов познавательной деятельности, направленности практического их использования отдельными государствами.
На этой основе выросло новое понимание категорий истины, объективности, факта, теории, объяснения и т.д. Радикально видоизменяется "онтологическая подсистема" философских оснований науки. Новым содержанием наполняется категория объекта (процесса, явления), он рассматривается не как себе тождественная вещь, а как процесс, воспроизводящий определенные устойчивые состояния и изменчивые в некоторых других характеристиках, активно взаимодействующий с субъектами.
Сегодня начинает формироваться система прикладных и инженерно-технических наук как посредника между фундаментальными знаниями и производством, а также практическим применением возможностей. Упростившиеся условия обмена научной информацией, упрощение публикации результатов исследований помогли оценить и понять своевременность, необходимость и перспективность широкого развития работ в области динамической геофизики Земли и Солнечной системы, а также выявили всю степень опасности бесконтрольного развития фундаментальной и прикладной науки - динамической геофизики.
Мы являемся свидетелями новых, радикальных изменений в основаниях науки, которые характеризуются как четвертая глобальная научная революция, которую также можно считать вялотекущим системным конфликтом. В этих условиях на передний план выдвигаются междисциплинарные и проблемно-ориентированные формы научно-исследовательской работы, организуемые государством и интенсивно культивирующиеся в некоторых государствах. Специфику нового подхода в современной науке определяют комплексные исследовательские программы, с участием в них специалистов разных областей знания. Реализация комплексных программ порождает особую ситуацию сращивания в единой системе деятельности теоретических и экспериментальных исследований, прикладных и фундаментальных знаний, интенсификации прямых и обратных связей между ними.
Техногенная цивилизация ныне вступает в полосу особого типа прогресса, когда гуманистические ориентиры становятся исходными в определении стратегий научного исследования, поэтому предлагается несколько основных направлений комплексной программы, необходимость которой очевидна.
Пояснительная записка к теме: "Разработка специального информационного комплекса сбора, обработки и выдачи информации о динамике геофизических полей верхних слоев атмосферы, ионосферы и околоземного космического пространства".
Геофизические поля представляют собой особую форму материи, обеспечивающую связь в Земле массивов горных пород в единые системы геологических тел, осуществляющую передачу действия одних геологических тел на другие, удерживающую гидросферу и атмосферу, поддерживающую процессы энергопереноса, необходимые для существования жизни на Земле. Геофизическим полем или физическим полем Земли называется множество значений физических величин (параметров), количественно характеризующих естественное или созданное в Земле искусственное физическое поле (или отдельные его элементы) в пределах определенной области или территории Земли.
Удобно разделение физических полей Земли на два класса ? естественного и искусственного происхождения.
К естественным физическим полям Земли относятся:
- гравитационное (поле силы тяжести);
- геомагнитное;
- температурное;
- электромагнитное;
- сейсмическое (поле упругих механических колебаний);
- радиационное (поле ионизирующих излучений).
Через физические поля осуществляется взаимодействие Земли как планеты с Солнцем и со всем остальным макрокосмическим пространством. В пределах Земли и околоземного космического пространства природные физические поля принято называть геофизическими, что подчеркивает их непосредственную связь, генетическую и структурную, с нашей планетой. Особо следует подчеркнуть прямую связь полей, которые мы называем геофизическими, именно с литосферой, с другими глубинными "сферами" земного шара и лишь опосредованную связь с процессами, происходящими в ближнем и дальнем космосе. Это значит, что все рассматриваемые геофизические поля обусловлены особенностями строения литосферы и Земли в целом (гравитационные и геомагнитные поля) либо характером геодинамических, физических и химических процессов (сейсмические, радиоактивные, температурные, электромагнитные поля).
Искусственные неуправляемые поля (техногенные физические поля) продуцируются и обусловлены работой механизмов и машин, энергетических установок, средств связи, транспорта, а также других источников антропогенной деятельности.
Все названные естественные (природные) и искусственные (техногенные) геофизические поля являются неуправляемыми, т.е. они существуют помимо воли исследователей, использующих их для решения тех или иных задач по изучению оболочек Земли, в том числе и с экологическими целями.
Специально для геофизических исследований Земли, поисков и разведки полезных ископаемых, решения инженерных, технических и экологических задач, широко используются управляемые поля. Они создаются искусственно, с помощью разных источников, возбудителей упругих волн, батарей и генераторов постоянного или переменного тока, источников гамма-излучения и нейтронов и др.
Как отмечалось выше, экологически аномальные проявления природных физических полей могут быть названы экогеофизическими, а техногенных ? экофизическими. Необходимость более жесткого, чем в классическом определении геофизического поля, разделения геофизических и физических полей диктуется всей историей формирования биосферы.
Жизнь на Земле появилась и развивалась в условиях преимущественного влияния гравитационного, геомагнитного, радиационного и температурного полей. Гравитационное поле, если и менялось на протяжении истории существования биосферы, то, видимо, плавно, эволюционно. Это позволяет предполагать, что в каждый геологический отрезок времени биосфера существовала при относительно стабильном гравитационном поле.
Геомагнитное поле подвергалось более радикальным скачкообразным изменениям. Об этом свидетельствует дрейф геомагнитных полюсов, смена магнитной полярности (инверсии геомагнитного поля), с временным интервалом от 0,5 до 10 млн. лет, это подтверждают данные палеомагнитных исследований.
Общая гравитационная, магнитная и температурная обстановка на Земле, в процессе эволюции биосферы, обеспечила устойчивое существование и приспособление живых организмов. В то же время, неуклонно возрастает техногенное энергетическое воздействие на все живые организмы на Земле. Это воздействие обусловлено увеличивающимся уровнем электромагнитного загрязнения среды. Наличие электромагнитного загрязнения среды в очень широком частотном диапазоне, и особенно, в области радио- и более высоких частот, оказывает непредсказуемое влияние на биосферу, в частности на человека. Это особенно опасно в случае управления человеком сложными техническими устройствами - самолетами, АЭС, радиотехническими системами, надводными и подводными судами, космическими аппаратами.
Роль техногенного электромагнитного воздействия оказывается весьма существенной и заслуживает особого внимания еще и потому, что большинство процессов, происходящих в живых организмах и регулирующих их деятельность, относятся к классу электрохимических и электрофизических. Поэтому при оценке экологической роли физических полей следует учитывать влияние электромагнитных полей, и в первую очередь техногенных, как более непривычных и опасных для живых организмов или технических средств.
Физические поля всех видов, действующие в пределах литосферы или на ее границе с другими "сферами", преобразованные, аккумулированные и распределенные под влиянием ее пространственно-временной структуры и свойств, могут быть отнесены к геофизическим вне зависимости от их природы.
Следует также иметь в виду, что естественные геофизические и техногенные физические поля не существуют раздельно, а накладываются друг на друга в соответствии с принципом суперпозиции. Согласно этому принципу, суммируемые поля, создаваемые отдельными источниками, в нашем случае естественными и техногенными, взаимно независимы, т.е. любое из этих полей в присутствии остальных является таким же, как при их отсутствии. Речь идет о сложении полей, при котором отсутствует влияние полей друг на друга (линейные эффекты).
Однако в физических полях Земли наблюдаются и нелинейные эффекты, когда изменение интенсивности одного поля приводит к изменениям тех или иных параметров как этого, так и других физических полей (например, сейсмоэлекгрический, пьезоэлектрический, резонансный эффекты, приводящие к внезапным отказам технических устройств или негативной психофизической реакции человека и др.).
Что же касается экогеофизических и экофизических аномалий, то приставка "эко" призвана подчеркнуть то обстоятельство, что они могут оказывать воздействие на природные и природно-технические экосистемы.
В настоящее время технологии контроля геофизических полей имеют достаточно высокий научно-технологический уровень, включая имеющиеся космические геофизические системы наблюдения Росгидромета, которые позволяют создать:
- концепцию и научные основы технологического контроля и регулирования взаимодействия экипажей, воздушных судов и геофизических полей верхних слоев литосферы, атмосферы, ионосферы и околоземного космического пространства;
- информационную систему и базу данных для освещения динамики геофизических полей и выработки рекомендованных решений по минимизации аварийности воздушных судов;
В настоящее время широко признается необходимость развития специального направления комплексного исследования феномена человека, как космобиологической открытой системы. Успехи, достигнутые некоторыми учеными в указанном направлении, позволяют ставить более полно задачу верификации (объективации) получаемых знаний при исследованиях феноменов электромагнетизма, сильных и слабых ядерных взаимодействий, энергоинформационного обмена, парапсихологических, экстрасенсорных и многих других направлениях. Эти феномены особенно интересны в медицине, экологии, некоторых технологических процессах промышленного производства и обеспечении безопасности. Для того, чтобы решить поставленную задачу, требуется разработка необходимых и достаточных предложений. Эти предложения целесообразно изложить в форме специальной концепции.
Концепция, методология и системная схема объективации активного воздействия слабых и сверхслабых полей и излучений на человека.
Цели и задачи. Объектом исследования являются взаимодействие геофизических процессов и человека.
Предметом исследования являются механизмы реакций взаимодействия. Поиск, обоснование и использование методов измерения, описания, объяснения и интерпретации полученной информации являются основными задачами объективации.
Сверхзадача, при этом заключается в создании методов прогноза состояния геофизических полей по пространству и времени для выработки рекомендаций безопасной эксплуатации летательных аппаратов. Проблемы восприятия новых подходов. В стратегии любой разработки основная трудность заключается в необходимости смены принятой сегодня парадигмы. Парадигма - установившаяся совокупность знаний, накопленной информации, которая в течение проходящего времени используется специалистами при постановке задач и их решении в области создания или разработки прогнозов - коммерческих, погодно-климатических эффектов, стратегий лечения заболеваний и решении других задач.
Парадигма является критерием при отборе задач, возможных к решению или неразрешимых (как в случае с задачей создания сверхдолгосрочного прогноза погоды и оценки динамики климата, считающейся сегодня неразрешимой или задаче активного воздействия на человека слабыми полями и излучениями с целью изменения его состояния). Специалисты при этом признают научными, как правило, лишь разрешимые проблемы и поддерживают своих коллег лишь при попытке решения именно таких проблем. Другие же задачи отвергаются как метафизические, сомнительные, или их просто относят к другим отраслям знания. Поэтому принятая парадигма может отгородить специалистов от решения важнейших для общества задач, которые не укладываются в ее специфический язык, оказываются трудно формулируемыми в рамках понятий и методов данной парадигмы, отводя новым представлениям лишь роль развлекательного лекционного примера.
Нет ничего плохого в том, что большая часть научной деятельности состоит в решении проблем в пределах общепринятой системы норм и правил. Новые представления всегда выглядят как "научная революция", хотя они возникают как реакция на кризис, созданный накоплением все большего числа задач, которые не могут быть решены в рамках господствующей парадигмы. Из-за необходимости объяснять реальность по-новому наступает пора размышлений, тщательного сопоставления методологии, привлечения философии. Идет выработка новой парадигмы вплоть до решения отбросить одну и принять другую, в ходе сопоставления обеих парадигм с реальностью, а также и друг с другом.
Этот процесс опирается не только на логику и эксперименты, парадигма есть прежде всего акт убеждения, акт выбора, которые можно подкрепить самостоятельными доводами логики и эксперимента. Сегодня эти вопросы касаются не только естественных биологических, медицинских, природно-экологических аспектов, они касаются и вопросов геополитики России (географическое смещение очага политической мощи, выбора перспективы национальной идеи, прогнозирования социального будущего), не имея новой парадигмы нельзя дать на эти вопросы рационального ответа. Во всем этом нас ограничивает некоторый закон, при котором концентрация усилий всегда ограничивает полноту охвата проблем. А проблема объективности науки и суждений может быть понята в свете того образа мира, который сложился у ученых, тех правил и норм научной работы, которые приняты сегодня. Все это является отражением и результатом различных принципов поведения, систем ценностей и мировоззренческих представлений, важно, чтобы они не препятствовали друг другу.
Создание Концепции - это организация широкой и многоплановой работы по обобщению принятых и вновь появляющихся на сегодня научных достижений. В процессе обобщения неизбежно возникнут противоречия между принятыми научными парадигмами в различных областях знаний и результатами новых, перспективных научных работ.
На указанных противоречиях можно достаточно успешно построить Концепцию. В процессе критики, защиты и интеллектуальной реконструкции, различных научных положений будут сформулированы проблемы, которые необходимо решать, как на базе имеющихся достижений, так и на базе новых подходов нынешнего дня. При этом принятые на сегодня парадигмы должны быть интеллектуально реконструированы на предмет выявления целей и проблем, для решения которых проводились научные работы в прошлом. После чего, вероятно, станет понятно, что целевые и проблемные посылки в прошлом могли просто не соответствовать целям и проблемам сегодняшнего дня, что и вызывает противоречия на уровне исповедуемых парадигм.
Интеллектуальная реконструкция как идея, предложена философом М.А. Кисселем. Понять концепции прошлого возможно, если воссоздать ход мышления, который привел ученого к определенному утверждению. Интеллектуальная реконструкция начинается с понимания проблемы или целевой задачи, которая породила объективную часть концепции. Далее устанавливается:
- центральное понятие;
- ход реализации принципа;
- соблюдается правило критерия адекватности - удовлетворение требованиям "внутренняя связность" и "внешнее оправдание";
- анализируется группа эмпирических фактов и т.д.
Интересна в этом смысле интеллектуальная реконструкции, например, сверхзадачи творчества Конфуция. Какую сверхзадачу он решал? Предполагается, что он решал задачу примирения интересов конкретного человека и государства. Отсюда традиции, обряды, иерархии и др. В конечном результате удивительно простая формула: "У начальника должна быть совесть, а у подчиненного трудолюбие".
Физика, математика и теология, будучи тремя уровнями реальности, находятся в отношении субординации (где соотносимые подчинены). Физика, вероятно, должна стремится сменить этот порядок субординации на порядок координации (где соотносимые равноправны, сопоставимы на равных). В математике есть то, что можно непротиворечиво придумать. В физике - только то, что можно измерить, теология - зона доверия, веры, вероятности.
Деление или квантование. Например, квантование воды имеет пределом ее молекулу, получаемые