ИТОГОВОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КУЛЬТУРЫ И КУЛЬТУРНОСТИ

ФИЗИКА КУЛЬТУРЫ И ЖИЗНИ

ЧАСТЬ 3

РАЗНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КУЛЬТУРЫ И ЕЕ ПРОЯВЛЕНИЯ В ЖИЗНИ

Ко Дню Красной Армии «мой подарок человечеству», посвящается народному герою гражданской войны, Василию Ивановичу Чапаеву, кто мне подарил

счастливую советскую жизнь, о которой мечтал

1. КУЛЬТУРА – КАК ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛЕЗНОСТИ ДЛЯ ЖИЗНИ

После долгих мучений я пришел к выводу, что лучшее определение культуры, ее физической сути, следующее (первое).

Культура – это качественная (т. е. относительная) характеристика данного (сложного, подразумевается) объекта или процесса, отражающая его полезность для Жизни (как процесса самоорганизации материи, «созидания»).

Или, в развернутом виде:

Культура – это интегральная характеристика качественного совершенства объекта (процесса), отражающая степень его развития, то есть внутренней организации, (как за счет естественных, внутренне «генетически» заложенных, для биообъекта, так и за счет его «внешней» «тренированности», «образованности», в частности, то есть искусственной дополнительной подготовленности, формировки), позволяющая наиболее полно (эффективно) использовать все внутренние ресурсы объекта (путем их оптимального перераспределения) с целью максимального использования (то есть овладения ими объектом) наличных (доступных) внешних материальных ресурсов (пространственно-временных и массо-энергетических) для совершения полезной работы для Жизни. В итоге, наличие культуры позволяет объекту достигать максимального пикового результата, в его полезной функции, при ограниченных возможностях по ресурсному обеспечению. [Например, в ограниченных условиях окружающей среды для плодовых деревьев, в нашем случае садоводства (по питанию, энергообеспечению, времени и пространству для развития). Или при ограниченных возможностях обычного человека, который после тренировок достигает гораздо больших пиковых результатов, в частности, при длительных погружениях под воду или во многих видах спорта].

Прим. 1. Культура может быть как «естественной», внутренне исходно заложенной при создании (на «генетическом» уровне, для биообъектов, или конструкторами технических объектов), так и искусственно приобретенной (формируемой внешне, дополнительно, из природного объекта «полуфабриката»: например, при тренировке, самим человеком - спортсменом, повысившим свою «физическую культуру», или путем внешних организующих воздействий – например, садоводом при формировке оптимальной кроны дерева; преподавателем – «образованного» ученика; гранильщика алмазов – отшлифованного бриллианта).

Прим. 2. «Полезной» считается только такая работа, «созидательная», которая приводит к приращению уровня организации материи, то есть полезная для Жизни (в смысле ее развития, «прогресса»).

Прим. 3. Для победы в жизни важно обычно достижение именно пиковых (предельных) результатов, как в мощности (интенсивности) процесса, так и в выносливости, на определенном отрезке (например, для зимостойкости дерева в некотором интервале зимних дней, или засухоустойчивости – в интервале летних дней; или минут – при погружении ныряльщика, или часов – у спортсменов, бегунов стайеров, марафонцев). Именно на этом принципе (его понимании и ему преклонении) построено все Олимпийское движение.

Очевидно, что подобная трактовка определения «культуры», как «полезности» (для Жизни, или для организации материи, «наведения порядка в мире») близка к широко используемому в технике параметру «коэффициент полезного действия», сокращенно «КПД», или «Кпд» - (например, у двигателя, преобразующего химическую энергию топлива в механическую или электрическую, или других преобразователей энергии из одного вида в другой.). Однако эти параметры: «уровень культуры» Ук, или «коэффициент полезности» Кп, введенный нами в качестве количественной меры «культуры» (объекта/процесса), и параметр Кпд, используемый в физике и технике, не одно и то же, а только связаны следующим соотношениями:

Ук= Кпд/(1-Кпд) (2)

Или, наоборот: Кпд = Ук/(Ук+1) (3)

Физическая и математическая разница этих параметров в том, что один из них - Кпд, нормирован к общей мощности процесса, принятой за сто процентов, и относительно нее в процентах показывает полезную составляющую процесса. Поэтому он не может быть больше единицы. Тогда как второй показатель – Ук, нормируется относительно «бесполезной», неорганизованной, «шумовой» составляющей процесса, и показывает, как по отношению к ней выглядит полезная составляющая. Она может быть, в высококультурных объектах/процессах, много больше единицы. По физической сути она точно соответствует «добротности» колебательной системы – как образца простейшей сложной системы.

2. КУЛЬТУРА – ОРГАНИЗАЦИЯ

КУЛЬТУРНОСТЬ – КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ОРГАНИЗАЦИИ.

Единица измерения («мера») КУЛЬТУРЫ – «ПРОСТОЙ», МИНИМАЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, ИЛИ ВЕЛИЧИНА СТУПЕНЬКИ РАЗРЕШЕНИЯ ПО ПАРАМЕТРУ, (которым описывается и определяется функция жизнедеятельности объекта).

Это краткие определения содержательной сути «культуры» (любого сложного объекта/процесса), как понятия, и ее количественной оценки, отражаемой введенным нами параметром «уровень культуры» Ук, сокращенное название «культурность».

Единицей измерения культуры, в которых измеряется параметр «культурность» - является «простой» («бескультурный») элемент данного объекта (процесса), на который он дробится, или из которых он состоит. Это может быть или минимальная величина исследуемой функции (процесса во времени) или объекта (как целого, «системы»), в пространстве. Или величина «ступеньки» разрешения (исследуемого объекта, в частности, прибора) по данному параметру (например, по напряжению, мощности, яркости, цветности, насыщенности, длине, времени, частоте, пространственной частоте, фазе, чувствительности оптического или акустического устройства, емкости памяти ЗУ, производительности процессора и т. д.).

Например, (пример 1), «мерой» культуры многоэтажного дома является «один этаж», а величина его параметра «культурность» (уровень культуры Ук) будет находиться как количество этажей дома N, минус 1, то есть по формуле: Ук= N – 1. (4).

Пример 2. Мерой культуры дисплея является минимальный уровень «черного», которым меряется количество разрешимых градаций (ступенек) яркости, от минимального значения до максимального, определяемое параметром «контрастность» К. Здесь Ук дисплея = К-1. (5). (Заметим, что при контрастности К=1, что соответствует черному экрану по всей площади – подобно «черному квадрату Малевича», культурность Ук такого дисплея равна 0: Ук = К-1 = 1-1 = 0. О «феномене» Малевича, его «гениальном» творении «бескультурного» произведения, см. в специальном разделе ниже).

Пример 3. Мерой культуры информационного устройства, перерабатывающего информацию, считается одно переключение схемы процессора, 0-1, названное «битом» информации, в секунду.

3. КУЛЬТУРА – КАК ИНТЕГРАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КАЧЕСТВА ОБЪЕКТА

Еще одно хорошее и важное для понимания определение культуры, второе (тесно коррелирующее с первым).

Культура – это интегральная (общая) качественная характеристика объекта (процесса), отражающая его способность к концентрации всех внутренних ресурсов для получения максимального результата в полезной внешней деятельности, (по приращению Жизни, как уровня организации материи). (Например, по переработке массо-энергетических ресурсов из простых неорганических форм вещества в более сложные виды органического вещества и биоэнергии, в химической форме, как это совершает процесс биосинтеза. Или, в радио- и антенной технике, объединение отдельных элементов антенной фазированной решетки в едином полотне ФАР, с совместным управлением фазой, позволяющее объединить их усилительные, по пространству, свойства в одном мощном луче, узко сконцентрированном, с возможностью его сканирования. Совершаемое в целях сохранения Жизни.).

Пример 4. «Пуля убивает слона». Этот пример высокой культуры изделия – ружья – я привожу всегда в качестве примера культуры объекта (сложного, искусственного). Заметим, что ружье есть тоже инструмент Жизни (наш вождь В. И. Ленин говорил, что «человек с ружьем имеет гораздо больший вес в обществе»), поскольку обладает большими возможностями управления процессами материи, (в том числе и революциями, войнами) в целях, в конечном итоге, по повышению уровня их организации, то есть в общих целях прогресса (другие, деструктивные, цели мы не рассматриваем, а «воинственные» методы используем только как «оборонительные», «по справедливости» - от агрессоров всех видов, включая буржуазию, высасывающую силы людей путем эксплуатации). А такую «управляющую» мощь (в природе) ружье приобретает благодаря способности концентрировать энергию в пространстве (узкого ствола) и времени (в импульсе взрыва пороха заряда пули).

4. КУЛЬТУРА – ЭТО ХАРАКТЕРИСТИКА (ВНУТРЕННЕЙ) ГАРМОНИЧНОСТИ ОБЪЕКТА (ПРОЦЕССА)

отражающая количество гармонических составляющих (в энергетическом выражении) по отношению к хаотическим (тоже в энергетическом эквиваленте), или к постоянным, неизменным. Это третье определение, по сути, тоже вариант первого.

Примеры для пояснения. Для музыкантов. Есть расстроенный инструмент, допустим, пианино или гитара. Он издает противный «грязный», диссонансный, звук, близкий к шуму. Но вот, по мере настройки отдельных струн, по очереди, из общей «каши», какофонии звуков, начинают выделяться отдельные чистые, звонкие составляющие. Здесь, в этом примере, культура объекта (музыкального инструмента) выражается, в количественном виде (параметр «культурность» Ук, см. далее), через отношение мощности (интенсивности звучания) чистых спектральных составляющих, (условно пиковой мощности сигнала Рс макс, в радиотехнических аналогиях), в их доле, превышающей мощность шума в полосе сигнала Рш, то есть Рмакс-Рш=Рмакс-Рмин, к мощности «шума», «фона» Рш. (При этом часть мощности этих полезных гармоник сигнала Рс мин, равная мощности шума Рш в полосе сигнала: Рш = Рс мин, уходит – будучи в противофазе, на компенсацию вредных составляющих шума Рш, «залезающих» в его, сигнала, частотную полосу, и отдается на образование общего однородного, т. н. «белого шума», «фона», в общей смеси с «полезным», гармоническим сигналом Рс).

Другой пример – запись фонограммы пения птицы на фоне шума леса, (водопада и пр.). Здесь уровень культуры Ук (мера культуры фонограммы) есть отношение мощности голоса птицы Рмакс, в части превышающей мощность шума леса Рс макс – Рш (насколько он «перепоет» его), к мощности шума (леса) в его спектральном «окне» звука Рш. Которая численно равна доле мощности голоса птицы Р мин, которая ушла на компенсацию мощности шума леса Рш в этом спектральном «окне», где Рш=Рмин. Итого: Ук=(Рс макс – Рш)/Р ш = (Рс макс – Рш)/Рс мин.

Для оптиков, специалистов в видеотехнике. Культурность света есть доля чистого спектрального цвета (по мощности) по отношению к мощности белой (т. н. яркостной) составляющей, в общей смеси цветной и яркостной составляющей. Рассмотрим более конкретно. Например, пусть красный цвет преобладает в смеси трех цветов, образующих белый (красного, синего и зеленого), при этом его относительная яркость в два раза превышает яркости двух других составляющих (подразумевается, что при этом пропорции этих составляющих в составе белого сохраняются, они равны, как известно, соответственно 30, 11 и 59%). Тогда половина мощности красной составляющей уходит на компенсацию двух других цветовых составляющих, чтобы превратить их в общей смеси в белый цвет, яркостный «белый шум», или фоновую белую подсветку. А вот вторая половина красной спектральной составляющей, оставшаяся свободной, превысившая порог «белого шума», поделенная на мощность шумовой «белой» составляющей (сбалансированной, равномерной смеси всех спектральных составляющих) – и даст численное значение «уровня культуры» Ук, или параметра «культурность». Эта величина, Ук, связана с параметром насыщенность цвета Н, широко используемом в оптике, отношением:

Ук= Н/(1-Н) (5)

В данном примере Ук = 0,5/(1-0,5) = 1, то есть при насыщенности цвета Н, равной 0,5, «культурность» такой цветовой смеси равна 1.

Для всех, особенно знающих русскую литературу, и поучительные басни Крылова. Герои одной из них, Лебедь, Рак и Щука, дают пример полной дезорганизации (точнее – еще хуже, организации с отрицательным знаком, когда силы подавляют друг друга), когда тянут в разные стороны, в результате «а воз и ныне там» (так кончается басня). Теперь представим, что вдруг Лебедь стал в два раза сильнее «противников», и стал перетягивать их в своем направлении. При этом половину силы он отдал на компенсацию их общей силы. (Заметим, что, поскольку они действуют по векторам, направленным под углами 120 градусов, то их общая сила, двух «противников», проецируется на направление действия силы Лебедя, как половины от каждого – это синус 30 градусов, а вместе они, в результате, равны по результату, при равной силе, действию одного Лебедя.). А вот вторая половина силы, свободная, превышающая силу компенсации «противников», идет на совершение «полезной» работы по перемещению (в направлении тяги Лебедя). В этом примере уровень культуры (Ук) данной, плохо организованной системы, (где двое участников только мешаются третьему), будет равен отношению полезной составляющей действия Лебедя (половины его мощности), к той «неорганизованной» его составляющей, которая ушла на компенсацию мешающих, «деструктивных» контр сил. В данном случае, Ук=0,5/(1-0,5) = 1.

5. КУЛЬТУРА - ЭТО ХАРАКТЕРИСТИКА РАЗЛИЧИМОСТИ

Например, организованной, сложной, «гармонической», части объекта/процесса относительно простой, неделимой, «элементарной» его части. Или относительно единичной, минимальной, различимой градации этого объекта, процесса. Или неорганизованной, «шумовой» его части. Или менее организованной (т. е. менее «культурной») «фоновой» средой, в данном случае это будет «относительная» культура. (Например, современное высотное здание среди усредненных малоэтажных зданий старого города. Или выдающийся биообъект, по какому-то параметру, среди «серого» окружения, например высокое дерево среди кустарников). Причем количественно культура измеряется (параметром «уровень культуры Ук», названным «культурностью») как отношение (величины) «надстройки» сложного объекта (или пика функции процесса) над окружающим фоновым уровнем, из простых объектов (или элементов сложного процесса).

Например. Для многоэтажного дома, из Н этажей, (пусть Н=10), его «культурность» составит Ук=(10-1)/1 = 9 – то есть определится количеством этажей этого многоэтажного дома, выступающих над «простым» уровнем одноэтажного окружения. Здесь «неделимым» минимальным структурным элементом градостроительства будет одноэтажное здание, высота которого определяется необходимой величиной для проживания человека (примерно 3 м).

Другой пример, разных дисплеев. У первого, «простого», однородная яркость по всему экрану, то есть она не способна изменяться ни в каких пределах. Здесь отношение переменной составляющей яркости к постоянной его части равно 0, а значит и «культурность» такого дисплея равна 0 тоже. (Ук=0).

У второго достигнута контрастность К=Рмакс/Рмин, (где Рмакс и Рмин соответственно максимальная и минимальная мощности возможные яркости дисплея), равная 1024, которая позволяет изменять уровень яркостного сигнала, отображаемого дисплеем, в 1024 раз. Здесь переменная часть яркости составляет диапазон К -1 = 1023, тогда как постоянная его часть – только 1. Поэтому отношение их (по мощности, яркости) будет равно 1023. Таким образом, Ук =1023 у такого дисплея, или качественные показатели его в 1023 раза выше. (При больших К, более 10, «культурность» дисплея Ук примерно равна величине его контрастности К, единичкой пренебрегаем).

Обобщенно можно назвать этот показатель качественного совершенства дисплея «добротностью» - термином, который широко используется не только в технике, но и в разных общих областях жизни для отражения качества товаров, устройств. И который, по своей физической сути, эквивалентен параметру с таким названием, используемым в физике и технике для определения интегрального качества колебательных систем, различного назначения: электрического контура, механической струны, упругой пленки и т. п..

Прим. Важная поправка. Однако, в реальной жизни (имеющей плавный, «аналоговый» характер), для определения общей различимости изменяющегося параметра, (отраженного в количестве ступенек различения, «разрешения»), то есть нахождения общего количества ступенек разрешения, важно не сравнение его максимального значения с минимальным, а каждое следующее значение яркостной ступени надо сравнивать с предыдущим, и чтобы оно отличалось, как принято в цифровых системах – вдвое. Таким образом, сравнение надо проводить на по чисто относительной величина К=Рмакс/Рмин, а по логарифму этого отношения по основанию два, то есть по логарифмической шкале. (Подобно тому, как это делается в цифровых информационных системах, где величины сравниваются в битах, что соответствует логарифму отношения по основанию два). Заметим, что в других случаях, например, в радиотехнике, акустике, оптике - сравнение идет по логарифмической шкале, но с другим основанием, обычно 10, а иногда равным е (основанию натурального логарифма; е примерно равно 2,7). В этом случае отношения сигналов, или сигнала к шуму, измеряют в децибелах (это 10 логарифмов, по основанию 10, отношения Рс макс/Рс мин, по мощности). Из вышесказанного следует, что в нашем примере дисплея с коэффициентом контрастности К=1024, его логарифм по основанию 2 будет равен 10, а его Ук = 10-1 = 9.

Подчеркнем, что органы чувств человека – глаз, ухо – реагируют на сигналы-раздражители именно по логарифмической шкале. Поэтому не поддавайтесь на рекламные ухищрения фирм, производящих электронику, когда они сравнивают параметры новых и старых изделий по линейной шкале: реальная разница, для восприятия человеком – будет намного меньше (хотя это не умаляет заслуг конструкторов, потому что технически достичь еще больших параметров порой даже много труднее, чем просто по «линейной» шкале, поскольку, по мере приближения к пределу качества, трудность дальнейшего улучшения параметров резко, «экспоненциально» возрастает.).

5.1. Наиболее удобно и показательно использование показателя различимости, как отношения сигнала к шуму (обычно по мощности, но иногда и по напряжению), то есть Рс/Рш, используемого в радиотехнике. Где сигнал отражает закономерный, детерминированный процесс, с помощью которого передается сообщение, информация. А «шум», (обычно для простоты принимаемый «белым», то есть однородным по всему спектру) является «паразитным» «дезорганизующим» фоном, на котором существует и обнаруживается, приемной схемой, сигнал. В этом случае в приемнике используется «фильтрующая» (адаптивная, по сути, под сигнал, настроенная на его резонансную частоту) колебательная система (например, самая простая – контур), которая выделяет в Н-ое количество раз (равное параметру добротность контура Q), сигнал, по отношению к шуму (шумовой составляющей, попадающей в полосу «пропускания» такого фильтра, контура). Таким образом, после прохождения фильтрующей системы увеличивается показатель различимости Рс/Рш в число Q раз.

Такой приемный фильтр, которым является колебательный контур, является сложной («культурной») системой обработки энергии, характеризуемой некоторым количественным показателем качества, который равен, физически, параметру «добротность» контура Q. Этот, ключевой, параметр колебательной системы, находится следующими способами.

Во-первых, как отношение (резонансной) частоты контура (или частоты его собственных колебаний), поделенное на полову пропускания контура по уровню половинной мощности (она имеет вид горба в частотно-спектральной области), минус единица:

Q = fo/2(дельта f) – 1 (6) В этом случае Ук контура = его Q.

Во-вторых, и, в-третьих, как соотношение внутренних энергетических параметров контура. Это либо отношение циркулирующей в контуре энергии к активной энергии потерь в нем на одном цикле колебаний. (Отсюда следует, что число затухающих колебаний контура, без подпитки, до уровня падения их энергии вдвое – равно Q. А время такого падения, или наоборот – нарастания колебаний до половины стационарных – будет равно «постоянной времени» контура Т = 1/(дельта f). Либо как отношение максимальных напряжений на реактивных элементах (емкости или индуктивности) к максимальному напряжению на сопротивлении (сдвинутому по фазе на плюс или минус 90 градусов относительно того и другого реактивного напряжения).

5.2. Хороший пример для отражения физической сути понятия культура и параметра «культурность» - это содержание понятия «коэффициент усиления» антенны. Физический смысл коэффициента усиления определяется как отношение пика основного лепестка диаграммы направленности (ДН) антенны к средней мощности излучения (среднему ее уровню, какой был бы в случае изотропного, ненаправленного излучателя). То есть, при сохранении равной общей мощности излучения, путем изменения формы ДН (благодаря изменению формы расположения, расстояний и сдвига фаз между элементами антенны), достигается увеличение концентрации излучения в одном, нужном направлении, за счет ослабления излучения в ненужных направлениях.

Здесь наблюдается яркий пример проявления культуры объекта (антенны), когда он, при сохранении равных потребляемых ресурсов от среды (массогабаритных и энергетических характеристиках) достигает лучших качественных параметров в своей функции жизнедеятельности (излучения мощности в заданном направлении), за счет гибкого перераспределения внутренних ресурсов. Поэтому мы будем часто обращаться к этому примеру, как аналогу или «модели», при рассмотрении физической сути и смысла параметра «культура» и определения формул для расчета оценочного (для количества «культуры») параметра «культурность», при исследовании гармонических и упорядоченных, (то есть «культурных»), процессов и объектов; особенно с использованием методов спектрального анализа (в области обычных и пространственных частот).

6. КУЛЬТУРА – КАК ОТРАЖЕНИЕ ОДНОГО ПЕРИДОДА (ГАРМОНИЧЕСКОЙ) ФУНКЦИИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ (МОЩНОСТИ ПРОЦЕССА) ОБЪЕКТА ИЛИ

УПОРЯДОЧЕННОЙ ФОРМЫ (ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ) ОБЪЕКТА

6.1. ОТСТУПЛЕНИЕ ОБ ИССЛЕДОВАНИИ ФУНКЦИИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ИЛИ ФОРМЫ ОБЪЕКТА, ВО ВРЕМЕННОЙ И СПЕКТРАЛЬНОЙ ОБЛАСТЯХ

Уровень культуры любого сложного объекта (или процесса) хорошо, практически полностью, отражается в одном периоде колебаний функции его работы, через форму этой кривой, во временной области: а) отношение максимальной и минимальной величин энергий функционирования, на интервале одного периода; б) относительную ширину основного «импульса» мощности (в реальной жизни обычно «колоколообразного»), по оси времени, которую можно отразить через параметр «скважность» q; в) относительную ширину линии (реально «лепестка», основного) спектральной функции, аналогичным образом, но уже по шкале частот; г) относительной высоты подъема (в положительной полуволне, над средней линией по мощности) или глубины провала (в отрицательной полуволне); д) по крутизне фронтов импульсов или подъемов-спадов на функции, напряжения или энергии, в спектральной или временной области. При этом для простой – «одноконтурной» колебательной модели, описывающей чисто синусоидальный процесс, достаточно знания просто значения отношения максимальной и минимальной мгновенной мощности, на интервале периода. Для более сложных процессов, (т. е в общем случае), может понадобиться спектральный анализ функции - т. е. исследование с помощью преобразования Фурье, в частотно-спектральной области, где порой легче выделить организованную «сосредоточенную» «полезную» составляющую сигнала, отражающего функцию работы исследуемого объекта, в сравнении ее с уровнем «шума» (отражающим уровень «разболтанности» сигнала, относительно его «матожидания»), чем анализируя сигнал (его моделирующий процесс) во временной области.

Аналогично можно найти и уровень культуры формы объекта, с помощью анализа в области пространства (периодических проявлений в конструкции, структуре объекта, и/либо их структурных нарушений, как ошибку «периодичности», «организации»); либо с помощью анализа в области пространственных частот, где упорядоченность структуры проявляется в степени «узости», (сгруппированности) спектральных составляющих конструкции объекта и организованности (упорядоченности) их взаимного расположения, по определенному закону. (Например, в простейшем случае, с кратной расстановкой гармоник пространственного спектра.)

7. КУЛЬТУРА – ЭТО ХАРАКТЕРИСТИКА «ТРАНСФОРМАЦИОННОЙ ГИБКОСТИ ОБЪЕКТА

(что равно «адаптационной гибкости» для биообъекта) по перераспределению внутренних ресурсов и собственных параметров. Например, в частности, биообъекта, обеспечивающего увеличение его выживаемости, то есть адаптационных возможностей, благодаря большему диапазону возможных его состояний: массо-энергетических, пространственных, временных, формообразующих и т. п - между его частями и в доступном пространстве и времени.

Количественно культура (параметр «уровень культуры» Ук, или «культурность») определяется как общее такое количество возможных состояний сложного объекта (системы), которое равно отношению самого большого элемента, определяющего общие «габариты» объекта в его максимальных размерах, (при предельном его расширении) к самому малому, в пределы которого может «сжаться» объект (по массе и размерам в пространстве). Либо подобное же отношение по уровню пиковой энергии (или по степени ее концентрации) в момент максимального проявления жизненной силы, к минимальной энергии, достаточной для выживания.

Простой пример. Представьте условный организм, типа плоской медузы, способной сжиматься в шарик малых размеров (или в высокий столбик на малой площади) или расширяться в плоский «блин». Первый случай удобен для концентрации сил для борьбы на победу с более слабым соперником, то есть для активной борьбы. Второй случай соответствует ситуации пассивной борьбы с врагом, когда направление его точечного удара неизвестно, но требуется минимизировать потери организма (например, от копья рыболова). Есть и третий случай - пассивной борьбы, но без потерь, при полном сохранении организма. Это способность либо формировать «дырки» в своем теле, в месте нанесения точечного удара противника (чтобы полностью пропустить удар); либо быстро наносить/надевать броню в этом месте (то есть полностью отражать удар).

Второй пример. У вас, в пространном государстве, есть армия из N человек, но рассредоточенная по всей территории, и на вас нападает армия противника. Здесь возможны два варианта тактики, в зависимости от соотношения сил. Если противник многократно более сильный и организованный в одну армию – то прямое «простое» сопротивление «лоб в лоб», при этом собрав и сконцентрировав все силы, что «под рукой» - это верное поражение в войне, с гибелью всей армии и долгими печальными последствиями. В этом случае лучше рассредоточиться, пропустить удар противника, измотать его по дорогам, и перейти на партизанское движение, нанося точечные неожиданные удары (как это был вынужден сделать Кутузов в начале войны с Наполеоном). Если же противник недостаточно силен и организован, то наоборот, надо сосредоточиться в большей степени и быстрее, чем он, и нанести сокрушительный концентрированный удар (подобно тому, как научились воевать наши генералы во второй половине войны, обеспечивая поддержку таковых, артиллерийских и авиа ударов перед наступлением пехоты).

Третий пример. Из садоводства, для конкретики. Представим дерево, содержащее 100 листьев, что равно его «базе» или «добротности» Q. (См. прим. 4). В нашем понимании это означает, что адаптационная гибкость равна 100, то есть что достаточно для выживания, по минимуму потребляемой энергии, действия всего одного (освещенного) листа, чтобы у дерева хватило «чувствительности» для его приема и полной переработки; то есть, чтобы его энергии хватило, чтобы «забросить» ее (минимальную различимую порцию) на высоту всего дерева, в верхний листок, самый «трудный» по доставке, чтобы он мог жить. Что обеспечит выживание и всего дерева, как (единой) системы, которое не засохнет, благодаря такому передвижению сока последовательно через все ткани. Это минимальный предел жизненных условий, со стороны окружающей среды, необходимых для выживания. А максимальный предел жизненной активности дерева в целом, как системы – будет проявляться при освещенности всех листьев, что даст общую мощность жизненной активности, в сто раз превышающей минимально необходимый ее уровень для выживания.

Прим. 4. Вообще-то, «мерой» культуры дерева, определяющей его добротность Q, (в нашей конкретной рассматриваемой модели дерева, объясняющей его сезонное функционирование) является не один лист, а его элемент, равный длине годового прироста ветви.

8. ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРИМЕР, ИЗ РАДИОТЕХНИКИ, ПРОЯВЛЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ КУЛЬТУРНОСТИ ОБЪЕКТА, (ФИЛЬТРА)

Наиболее удобен здесь пример, для пояснения физической сути Ук, из радиотехники, теории оптимальной обработки сигналов. Оптимальная обработка сигнала заключается в пропускании смеси сигнала с шумом через согласованный фильтр, с этим сигналом. Он устроен так, что усиливает полезные составляющие и ослабляет, «режектирует» - вредные, т. н. сосредоточенные помехи. Такой фильтр, в идеале, состоит из двух частей, фильтров.

Первый фильтр, («положительный», «концентрирующий») выделяет и усиливает полезные составляющие сигнала на фоне «белого» шума (улучшает соотношение сигнала к шуму по мощности, Рс/Рш). Если это «простой», одноконтурный фильтр, он выделяет всего одну частоту сигнала, «гармонику». При этом степень улучшения качества сигнала, измеряемого отношением сигнал/шум, и есть «уровень культуры» Ук фильтра, как сложной системы, и равна его параметру «добротность» Q. В сложных, многоконтурных системах, настроенных сразу на большое количество гармоник сложных сигналов, Ук находится как произведение Q х N, где N – количество контуров приемного фильтра, равное базе сложного сигнала, под который он создан (оптимизирован). Здесь Ук1=Уку = (Рмакс-Рср)/Рср, где Рср – средняя мощность процесса, содержащего гармоническую составляющую (относительно линии этой средней мощности и колеблется мощность сигнала - полезной составляющей процесса). (Добавленная буква у в индексе означает «усилительный»).

Второй фильтр отрицательный, «подавительный», «режекторный», «заградительный», радисты его называют «фильтр-пробка». Это как бы обратный фильтр, для вредных, помеховых сигналов – то есть сосредоточенных сознательных помех. Если нет информации о таких помехах, или возможности борьбы с ними, то обходятся, обычно, первым фильтром, поскольку нормальный (естественный) «белый» шум всегда присутствует. Культурность Ук2 второго фильтра, «пробки», вычисляется почти так же, как и первого, только здесь определяется не относительная мощность положительного подъема сигнала, то есть пика положительной полуволны, а относительная мощность «провала» частотной характеристики фильтра, или глубина его режекции. Это и есть его уровень культуры Ук, и он определяется как отношение (Рср-Рмин)/Рмин = Ук2 = Укр (добавленная буква р в индексе означает «режекторный»).

Общий уровень культуры, «культурность» такого составного фильтра, как сложной системы, Укс определится произведением культурностей первого, усилительного, и второго – режекторного фильтров:

Укс = Ук1 х Ук2 = Уку х Укр = (Рмакс-Рср)/Рср х (Рср-Рмин)/Рмин = примерно = (Рмакс – Рср)/Рмин = примерно = 2(Рмакс-Рмин)/Рмин = примерно = 2 Рмакс/Рмин (7)

Прим. При Рмакс много больше Рмин, более чем в 10 раз.

9. КУЛЬТУРА – СОГЛАСОВАННЫЙ ФИЛЬТР (ОБЪЕКТА) ПРИРОДЫ С УСЛОВИЯМИ СРЕДЫ.

Как ее инструмент, предназначенный для максимальной избирательности и усиления полезных воздействий (сил «Добра») и ослабления вредных (сил «Зла»). (Ну, чем не инструкция «Кодекса строителя коммунизма» - по оптимальному поведению человека, типа «Нагорных проповедей» в христианстве?).

Применительно к дереву, (как объекту в роли «согласованного фильтра») оно должно таким образом оптимизировать свои форму и процесс функционирования, чтобы максимально эффективно извлекать внешние ресурсы для своего развития, при минимизации потерь – как внутренних, (из-за «не экономичности» функционирования), так и от внешних вредных воздействий (различных негативных факторов, таких как морозы, отдельно и в сочетании с оттепелями, засухи, прохлады - разных длительностей и в разных сезонных фазах вегетации).

Каждое такое воздействие (позитивное и негативное) окружающей среды может быть представлено, в физической «радиотехнической» модели или интерпретации, как гармоника синусоидального сигнала определенной частоты (или суммой таких гармоник), а исследуемый объект – как «согласованный фильтр», с таким сигналом (состоящий из набора контуров, имеющих – в идеале - соответствующие резонансные частоты под каждую их принимаемых гармоник сигнала). (В упрощенном варианте «квазиоптимального» фильтра, какой обычно используется в «аналоговых» реальных «жизненных» системах, согласование идет только по огибающей сигнальной функции, что соответствует, в частотной области, согласованию полос сигнала и общей фильтра только по ширине, без учета «тонкой» внутренней структуры - с точностью до отдельных гармоник. Заметим, что в технических, более сложных и точных цифровых системах, обычно используются «гребенчатые фильтры», согласованные с каждой гармоникой сигнала).

Сложность («проблема») создания такого «согласованного фильтра» (с природными условиями) состоит в необходимости знания формы (и вида) приходящего сигнала, тогда как он нам не известен, в общем случае (для примера в деревом). Остается только возможность выделения среднестатистических (по годам) параметров входного сигнала (колебательного процесса) - его частоты и периода, скважности и т. п. – методом их «запоминания» (в приростах конструкции, например) и интегрального сравнения с предыдущими (используя метод скользящего «следящего окна», применяемый в радиотехнике при обработке сигналов). Примерно такой принцип и заложен адаптационном механизме у растений (и других «организмов» Жизни).

(См. также «Закон согласования культур объекта и окружающей среды», или «4-й закон Абакумова о культуре», в конце этой части.).

10. КУЛЬТУРА – ЭТО ХАРАКТЕРИСТИКА СЛОЖНОСТИ ОБЪЕКТА (ПРОЦЕССА)

отражаемая количеством самостоятельных отдельных элементов N, взаимосвязанных общим (само) управлением в единую систему, (то есть самоуправлением отдельных элементов, но «сознательно» действующих в интересах всей системы). Фактически величина «культурность» есть (приблизительно) количество элементов, на которую разбита цельная система, или из которых она состоит, и называется она «базой» N (с точностью до единицы, ибо точно Ук= N-1, как следует из формулы 4). Аналогично тому, как это делается, например, при определении сложного сигнала, используемого в радиотехнике, радиолокации и пр., состоящего из N взаимосвязанных элементарных сигналов-импульсов. Или при определении ДН ФАР, состоящей из N взаимосвязанных (управлением) элементарных антенных элементов, объединенных с фазовращателями (в роли управляющих элементов).

11. ПРИМЕР ФАР ДЛЯ ПОЯСНЕНИЯ ПАРАМЕТРА «УРОВЕНЬ КУЛЬТУРЫ» Ук.

Очень показательный пример для пояснения физического смысла понятия культура – это работа современной фазированной антенной решетки, ФАР, (применяемой, в частности, в радиолокации). В первых локаторах применялись «простые» зеркальные однолучевые антенны, в которых все усиление луча (так называемый коэффициент усиления антенны) достигался за счет большой апертуры (площади зеркала) такой антенны. Однако такая антенна была очень громоздка и требовала механического сканирования, которое было довольно инерционно. К тому же она могла захватывать (и отслеживать) только одну цель. И, наконец, была уязвима сильным помехам, попадавшим по боковым лепесткам диаграммы направленности (ДН), с которыми антенная система не могла гибко бороться и им противостоять (т. к. не было возможности видоизменять ДН таким образом, чтобы настраивать в направлении помехи нули ДН-сти антенны).

Ук такой простой зеркальной антенны равнялся ее Ку (коэффициенту усиления), физическая суть Ку – это отношение величины функции ДН в основном лепестке, в пике, к средней мощности равномерного (т. н. изотропного) излучения во всех направлениях. Представьте, что у Вас есть шарик из пластилина, определенного радиуса и массы. Сожмите его в кулаке, так чтобы из него вышел холмик (это будет основной лепесток направленной антенны). А между пальцами тоже выйдут маленькие холмики – аналоги боковым лепесткам ДН, «паразитным», по которым идет утечка энергии от решаемой основной задачи. Так вот, в этом примере – Ку антенны – это отношение пикового значения функции ДН в главном лепестке к среднему значению мощности излучения по всей сфере, включая главный лепесток, называемого КНД антенны (измеряется в ДБ). А Ук такой антенной системы будет равна отношению максимума основного лепестка (ДН) к среднему по мощности уровню боковых лепестков, который – при равномерном их распределении – будет в два раза ниже средней мощности изотропного излучения, то есть Ук=2КНД. (8)

12. КУЛЬТУРНОСТЬ – КОЛИЧЕСТВО ИНФОРМАЦИИ, СОДЕРЖАЩЕЙСЯ В ОБЪЕКТЕ

Культура – характеристика информационной емкости («объема», сложности, «содержательности») объекта, (в объеме его пространства), или процесса, (в одном его периоде). В этом случае уровень культуры Ук, (параметр «культурность»), может быть определен как количество независимых элементов N, из которых состоит объект, за вычетом 1: Ук = N-1 (4). Таким минимальным элементом, в общем случае, в примере со сложным сигналом, является величина разрешения по данному параметру, например, по амплитуде (напряжению), по мощности, по фазе, по времени, по виду поляризации, по положению в пространстве (направлению излучения) и т. п. Общая содержащаяся информация в сигнале будет равна произведению возможных различимых состояний по каждой из осей отдельного независимого параметра.

13. КУЛЬТУРНОСТЬ – АНАЛОГ ДОБРОТНОСТИ

В электрической трактовке, сравнивая объект, как «систему» - с электрическим контуром, как простейшим аналогом сложной системы, Ук=Q, где Q – добротность контура. Из-за особой важности этого определения выделили его отдельной позицией.

Понятие «добротность» имеет широкий смысл и распространенное хождение в разных областях жизни, почти такое же, как и понятие «культурность» (количественный уровень «культуры», в нашем определении), которому оно тождественно по физическому содержанию.

14. ПАРАМЕТР «КУЛЬТУРНОСТЬ» - КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ВЕЛИЧИНА КУЛЬТУРЫ

«Культурность» (введенный параметр «уровень культуры» Ук) – это количественная характеристика (величина) культуры, и физико-математически формулируется следующими способами. (См. также п. 1).

1. Ук – есть отношение полезной (детерминированной, организованной, «гармоничной») составляющей объекта/процесса (Жизни, то есть сложного) к хаотичной, «шумовой», неорганизованной его составляющей, или просто к постоянной (простой) составляющей («постоянной «подставке), которая есть проинтегрированный «белый» шум. Первую составляющую, по аналогии с радиотехническими процессами, назовем «сигналом», и будем определять его пиковые напряжения U и мощность Р (иногда также понадобятся средние, эффективные значения). Вторую, неорганизованную составляющую, будем называть далее мощностью шума Рш. Тогда:

2. Ук= (Рс-Рш)/Рш - для прямоугольных, импульсных процессов, (представленным сложным спектром гармоник, или «многоволновых» процессов. Количество гармоник, которые надо учитывать при «простом» периодическом импульсном сигнале, равно нескольким нечетным, как правило, в реальных технических системах ограничиваются первой, не всегда третьей и редко пятой гармониками, которые в сумме несут более 95% энергии «чисто» прямоугольного импульса. Это при меандре, то есть при импульсной последовательности со скважностью 2 (по сути, резко ограниченная по амплитуде синусоида). Если же импульсная последовательность имеет величину скважности много больше 2, например, 8, то, соответственно, увеличивается количество (и плотность на частотной оси) внутренних гармоник, заполняющих спектральное пространство такого импульса (в количество раз, равное отношению скважности Ку, поделенной на два), в данном случае в 8/2 = 4 раза.

Заметим, что если функция деятельности какой-то системы (в том числе биообъекта) имеет сравнительно выраженный импульсный характер, да еще и с повышенной скважностью (более 2), то это будет говорить о наличии в структуре данной системы (модели объекта) встроенных «контуров», колебательных систем, вырабатывающих эти гармоники, которые представлены в спектре его функции деятельности (например, напряжения, или мощности процесса данного объекта).

3. Ук=(Рс-Рш)/2Рш - для синусоидальных (относительно «простых», «одноволновых») процессов.

(Прим. Понятия «простой» здесь используется только в относительном смысле, в сравнении с многоконтурными, еще более сложными, системами, многослойными по уровню организации, системами более высоких порядков. Хотя сама одноконтурная система уже является сложной, хотя и первого порядка, с коэффициентом сложности, или «культурности» Ук, равным ее величине добротности Q).

15. КУЛЬТУРА – ЭТО СБАЛАНСИРОВАННОЕ ЕДИНСТВО КОЛИЧЕСТВЕННОГО И КАЧЕСТВЕННОГО НАЧАЛ В ОБЪЕКТАХ (ПРОЦЕССАХ) ЖИЗНИ, ИХ РАЗВИТИИ.

В самом деле. Жизнь протекает волнами. Например, в том же плодовом дереве, в течение сезона. Здесь первая, положительная полуволна (по току, аналогу сокодвижения) «роста» дерева, накапливает его жизненную силу, за счет прироста его биомассы и размеров, а вторая, отрицательная, обратная полуволна сокодвижения, «созревания», ее отдает, (в плоды, в корневую систему и в многолетние ткани штамба и ветвей) преобразуя в новое качество (химическую энергию, откладываемую на будущий рост дерева и размножение). Положительная полуволна в своем пике (при t=1/4Т) отражает возможность количественного развития, «роста», через максимальную интенсивность обменных процессов. (Она соответствует первой волне мощности обменных процессов, которая имеет в два раза большую частоту, чем функция «аргумента» – тока - аналога потоку соков в дереве). Отрицательная полуволна тока, в пике своей «глубины» «выдоха», отражает качественный предел (минимальный) функционирования биообъекта – интенсивность процессов созревания (при t=3/4Т). В этот момент вторая волна мощности, обменных процессов созревания, достигает максимума. (См. графики и рисунки в приложении к работе «Волновые процессы сезонного массо-энергетического обмена в жизни плодового дерева», на наших сайтах).

При этом нижний порог жизни, отражаемый минимальной «остаточной» энергией, необходимой и достаточной для «выживания» (обозначенной в нашей модели Рмин) имеет место при t=1/2Т, (в середине лета) и t=Т (зимой).

«Культурность» дерева Ук определяется как динамический диапазон жизнедеятельности Джд, минус 1, или: Ук = (Рмакс – Рмин)/2Рмин = Дж-1 = К – 1

Здесь Ук = Q (добротность колебательной системы «плодовое дерево», имитируемой контуром).

Прим. 1. Параметр Джд эквивалентен параметру «контрастность» дисплея, см. пример выше.

Прим.2. Двойка в знаменателе берется от того, что синусоидальный сигнал содержит в 2 раза меньше энергии, чем прямоугольный, при равной амплитуде.

Прим. 3. Полуволны процесса жизни дерева в течение сезона, рассматриваются для функции мощности, которая имеет в два раза большую частоту, чем функция аргумента – тока (аналога потопу соков в дереве).

Здесь, в волнах жизни, (в данном случае волне сезонного колебания дерева), равенство двух полуволн (жизненного цикла,) в стационарном режиме колебаний - положительной (количественного роста) и отрицательной (созревания, качественного роста), означает, по факту, баланс количественного и качественного начал Жизни, многолетних биообъектов. (Этим противофазным пикам полуволн тока соответствуют равные положительные пики волн мощности, поскольку мощность – квадратичная функция и всегда имеет положительный знак, как для положительной, так и отрицательной полуволн. При этом она имеет удвоенную частоту, относительно частот токов и напряжений на реактивных элементах). Тоже относится и к сложным техническим устройствам, построенным на колебательных принципах (в той же радиотехнике). В «культурном» плодовом дереве хорошо соблюдается баланс между процессами роста (вегетативными) и плодоношения (генеративными), (садоводы это хорошо знают, хотя не все понимают, что это и есть проявление его культуры, но и без этого можно жить и успешно работать).

***

Можно рассмотреть и с другой стороны, проявление гармонии «количества» и «качества» в «культуре». Как мы раньше показали, в предыдущих работах, показатель культурности Ук есть произведение интенсивности процесса в пиковом состоянии жизненной активности (у нас это обозначено Рмакс), на его экономичность Э (величина, обратная Рмин, то есть Э=1/Рмин):

Ук=Рмакс х 1/Рмин = Рмакс/Рмин (9)

Это одно из первых моих определений «культурности», данное еще в прошлогодних работах, оно грубое, и не совсем точно, но примерно верное, при больших Ук, много больше 1. Но здесь я хотел отметить другое. Для этого поделим первый член на среднюю мощность процесса Рср = Ро, а второй на него помножим. То есть пронормируем оба члена произведения относительно среднего значения мощности, для того, чтобы посмотреть и понять, какой член произведения больше изменился относительно среднего значения, или какая полуволна изменения функции мощности процесса (возможно, искаженная, у несимметричного процесса) будет вносить больший вклад в произведение – положительного увеличения или отрицательного уменьшения.

Первый показатель (дробь Рмакс/Ро) отражает количественную сторону культурности, то есть вклад возможной концентрации мощности, в пике, или «положительный» прирост «культурности», за счет числителя, при его увеличении. Тогда как второй член произведения (Ро/Рмин) отражает вклад роста качественного показателя – экономичности процесса, за счет уменьшения мощности потребления, то есть увеличения глубины «расслабления», или амплитуды отрицательной полуволны, или уменьшения знаменателя Рмин. (Надо заметить, что увеличение максимума функции «жизнедеятельности» часто бывает достичь значительно труднее, чем уменьшения знаменателя, и последнее бывает значительно эффективнее).

Так вот, важно отметить, что наибольший Ук будет у такой функции (жизнедеятельности, например, обменных процессов биосинтеза), у которой вклад обоих составляющих, (количественной и качественной) наиболее выровнен. А это автоматически означает, что кривая функции должна будет изменяться в направлении сужения пика положительного всплеска «активности», при равном его относительном пике от минимального значения Рмин, при расширении отрицательной полуволны, с одновременным ее уменьшением глубины, относительно среднего значения Ро.

Такая оптимизация кривой жизнедеятельности, по критерию увеличения «культурности», соответствует увеличению скважности импульсов активных всплесков (при их прямоугольной аппроксимации, для простоты), и это обеспечивает получение прежней «культурности» объекта (процесса) – «контрастности» полярных состояний - при меньшей средней мощности процесса. (Либо увеличение «культурности» в рамках прежней, равной мощности, средней). Но физически это будет обозначать переход к более сложным, многоконтурным объектам (и много гармоническим спектральным процессам).

Вывод: чем «культурнее» («умнее», в обычной терминологии) животное, тем больше (и дольше, и глубже) оно «спит» (отдыхает) - соответственно при большем всплеске пиковой активности. (Хотя это в равной мере относится и к любым другим биообъектам, от яблони до человека, и полностью соответствует моей «теории культуры»). См. далее «уравнение баланса энергий культурного объекта», (10).

Этот пример (со сном животных и связи его продолжительности и глубины с «умом», или уровнем «культуры» животного) не мой, а взят из интересной радиопередачи, по каналу «Звезда», что прослушал на днях, которая подтвердила мои давешние мысли. Речь в передаче шла о том, что сон является частью жизни, (а не пропащим временем зря, как многие зря думают), в течении которого накопленные за день «мысли» (впечатления, информация,) перерабатываются в организме (мозгу) и укладываются на хранение, как «жизненный опыт» (в химическом виде, или в виде «моделей» нейтронов, в определенных связках – кажется, называемые «синапсами», мне эти подробности сейчас не суть важны, ученые психиатры поправят). Сначала эти впечатления очень быстро прокручиваются в мозгу, (о чем говорят быстрые подергивания глаз в начальный короткий период т. н. «быстрого» сна; а глаз, как известно, это малая копия, или часть бывшего мозга, вытянувшаяся из него в глазное яблоко), и в этот период рассортировываются и укладываются по «полочкам» в мозгу. Затем наступает продолжительный, длительный «глубокий» сон, когда эта уложенная и материализованная информация «химически» фиксируется, «запоминается».

А связь периодов бодрствования и сна заключается в том, что при более активной, концентрированной форме проявления «жизни» в этой «активной» ее фазе, то есть при большей положительной амплитуде интенсивности (пиковой мощности) жизненной энергии, (что является главным проявлением более высокой «культуры», или «ума» животного) - отрицательная фаза жизни (отрицательная полуволна, в нашей модели), «покоя», сна, должна быть более длительной и глубокой, для восстановления сил. Заметим, что положительная полуволна, точнее – часть функции жизнедеятельности, мощности жизни, что лежит над средней линией мощности за период, (которая может иметь более сжатый по времени «импульсный» вид), должна уравновешиваться отрицательной частью, имеющей более вытянутый и менее глубокий вид «впадины» (относительно средней линии мощности за период, то есть средней мощности Ро).

На физико-математическом языке (моделирования) это описывается уравнением, где в левой части произведение пиковой мощности импульса Рмакс (при прямоугольной его аппроксимации, для простоты рассмотрения), за вычетом средней мощности «процесса» на период (Ро=Рср), на его длительность (греческая «тау» и); а в правой части – произведение средней «глубины» функции мощности, относительно средней линии мощности за период (Ро=Рср), за вычетом средней мощности минимальной жизнедеятельности (Рмин), в интервале покоя, («сна») на длительность этого интервала покоя (Т - тау и):

(Рмакс – Ро) («тау» и) = (Ро – Рмин) (Т - тау и) (10)

Это уравнение назовем уравнением «баланса энергий» у культурного объекта: активной, «полезной» и «восстановительной», за время покоя. Смысл «культурного» объекта (сложного, то есть системы), или наличия культуры у объекта, заключается в том, что в его составе имеется переменная (организованная) составляющая, которая позволяет изменять его состояния, (в определенном диапазоне) - в обе стороны относительно среднего, (постоянного, неизменного), которым характеризуется «бескультурный», или «простой» объект (как единый, неделимый «элемент»).

Это уравнение иногда удобнее отразить в другом виде:

Рмакс – Ро = (Ро – Рмин) (Т - тау и) /(«тау» и) = (Ро – Рмин)(q-1) (11)

Или

(Рмакс – Ро)/(Ро – Рмин) = (q-1) (12 а)

Где q = Т/(«тау» и) - скважность импульсной последовательности, или отношение периода к длительности импульса.

Тут мы получили выражение (формулу для расчета) параметра «уровень культуры» Ук («культурность»), для функции жизнедеятельности (мощности процесса), описываемой импульсной последовательностью, (со скважностью q):

Ук = (Рмакс – Ро)/(Ро – Рмин) = (q-1) (12 б)

А в заключение назову данное уравнение «баланса энергий» у культурного объекта (10) «законом сохранения энергии для культурного объекта», или, более коротко, на профессиональном жаргоне: «Законом сохранения энергии в культуре». Сокращенно, для себя – «Пятым законом Абакумова о культуре», (не только в садоводстве).

А полученную формулу (12б), для определения количественного параметра культуры Ук («культурность») следствием этого уравнения - «баланса энергий» (у культурного объекта) или «пятого закона Абакумова о культуре».

[Отступление. Добавим, к месту, что есть еще «6-й закон Абакумова о культуре», «максимального выравнивания входящих в систему/объект параметров по культуре», который доказывает, что величина общей культуры сложного объекта (значение его «культурности» Ук), включающего несколько независимых качественных (относительных) параметров, будет максимальным при их наибольшей выровненности по внутренней «культуре» - измеряемой количеством различимых градаций по каждому параметру или их количественной оценкой для каждого параметра, в баллах.

А также есть еще «4-й закон Абакумова о культуре», «Согласования культур объекта и окружающей среды», или их оптимального (в идеале равного, а в реальности с небольшим запасом для культурного объекта относительно культурности среды) соответствия, аналогичного закону «согласования генератора с нагрузкой», в электротехнике, который гласит, что максимальная мощность генератора, отдаваемая в нагрузку – будет при равенстве его внутреннего сопротивления и нагрузки, или равенства потерь внутренних и внешних. Что, в переводе на общечеловеческий язык означает, «Половину оставь себе, а другую отдай ближнему – системе, которая тебя сохраняет и поддерживает». Или «Надо быть везде «своим», чтобы хорошо жить». А вообще здесь много смыслов, но все сводятся к тому, что максимальная степень самореализации для объекта будет тогда, когда внешние условия максимально соответствуют его развитию, но не недостаточны или избыточны.]

Примечание. Пример определения «культуры» из техники.

Представим данную формулу (12 а) чуть в другом выражении, аналогичном формуле для ДН антенны, равной по физическому смыслу, но более мне привычной в записи, которую мы использовали при исследовании антенных расстановок:

Ук= Р гл / Р бок = (Ш общ - Ш гл)/Ш гл (12 в)

Где Р гл – пиковая мощность главного лепестка, по переменной составляющей (то есть, если пропустить функцию сигнала, описывающую жизнедеятельность /мощность/ процесса, через емкость, и таким образом выделить ее переменную составляющую; потом пропустить ее через диод, выделив положительную величину относительно средней линии, а затем измерить амплитуду главного лепестка по мощности, Ргл).

Шгл – ширина основного лепестка ДН (аналога импульсу в нашем примере, в прямоугольной аппроксимации), в относительных единицах к Ш общ – общей ширине «окна неоднозначности» ДН (аналога периоду импульсной последовательности Т, в нашем исходном примере).

Р бок – средняя мощность боковых лепестков ДН, (в привычном «антенном» варианте описания «культурности» объекта), то есть средняя мощность «переменной составляющей» в паузах «покоя», между импульсами активной деятельности. Ее можно найти схемотехнически, если выделить переменную (организованную) составляющую мощности, пропустив функцию сигнала жизнедеятельности через емкость, (как описано выше), потом, пропустив через диод, подключенный в обратном направлении, выделить отрицательную составляющую функции, и определить ее среднюю амплитуду по мощности на интервале между импульсами.

Заметим, что для равномерной расстановки «культурность» ФАР составит: Ук = N-1 = q-1, для неравномерной, но хорошо «организованной», кратной расстановки (элементов ФАР), общая ее «культурность» Ук [где Ук = корень квадратный из произведения (N-1) х (q-1)], несколько уменьшится, (за счет повышения уровня боковых лепестков), но, при правильном выборе – в допустимых пределах, не сильно ухудшающих надежность работы системы (из-за попадания ложных сигналов по боковым лепесткам). Зато можно добиться довольно сильного увеличения точности пеленгации, при снижении относительной ширины основного лепестка ДН.

***

Важно! Для меня исключительно, ибо не понимал полностью сделанного нами тогда, в 1968 году, на обобщенном уровне, как понял только сейчас. А ведь мой начальник, лаборатории НИИТП, Владлен Викторович Лебедев, именно такую задачу тогда мне ставил – найти обобщенный критерий «оптимальности» для антенных расстановок элементов исследуемых ФАР, связав два критерия оптимальности, которыми мы пользовались. Первый – это пиковая амплитуда главного лепестка ДН, по напряжению или по мощности. Второй – относительная ширина главного лепестка, по отношению к общей ширине окна неопределенности (пространственному периоду ДН по угловой координате); либо к ширине окна до первого бокового лепестка, превышающего допустимый относительный порог (например, ½ от главного лепестка ДН). Тогда я их измерял, скрупулезно на осциллограмме, по отдельности, не понимая, что теоретически это одно и тоже (в частном случае равномерных расстановок элементов). И только теперь, наконец – то, понял ответ на ту задачу, что мучила меня всю жизнь, но теперь уже в обобщенном виде.

А для неравномерных расстановок, но с переменным шагом, например, нарастающим по закону простых кратных «натуральных» чисел, как было у нас - надо перемножать эти два критерия, чтобы получить общий эквивалентный параметр «оптимальности» (который сейчас я назвал «культурностью» объекта - ФАР):

Ук общ = Ук1 х У к2 = (Р гл / Р бок) х (Ш общ - Ш гл)/Ш гл (13)

В общем случае, для получения максимального Ук общ, требуется выравнивание обоих членов данного произведения. Однако, в частных случаях, когда важнее один из параметров (точность пеленгации или наоборот, надежность правильного обнаружения цели, при достаточной вероятности «ложных тревог») можно «перекосить» это выражение в пользу одного или другого параметра, при приемлемом другом, (правда, за счет некоторого падения общей «культурности» объекта).

В уравнении (13) для параметра «общей культурности Ук», интегральном показателе качества (то есть уровня оптимизации) ФАР, первый множитель, Ук1, отражает количественную сторону «культурности» ДН ФАР, как ее способности к максимальной концентрации принимаемой энергии в пространстве, (которая и является в данном случае функцией «полезности» для Жизни). Тогда как второй множитель, Ук2, отражает качественную сторону «общей культурности Ук общ, как способности ФАР (благодаря малому уровню боковых «паразитных» лепестков ее ДН, то есть, образно - к максимальному «расслаблению» ДН) к высокой надежности работы системы по выполнению поставленной Жизнью «прямой» задачи (максимально точного и максимально вероятного обнаружения цели), ее «гарантии» обеспечения (устранения или минимизации ошибки обнаружения, вероятности захвата ложной цели и использования ракеты «вхолостую») – как «обратной» задачи.

Первый коэффициент, Ук1, отражает качество «меча», а второй коэффициент, Ук2 – качество «щита», системы ФАР с целом – выражаясь образным языком.

***

Конец части 3 работы «ФИЗИКА КУЛЬТУРЫ», см. продолжение в части 4.

А. Абакумов 23 февраля 2013 г. Москва