Теория отношений - Relational theory
В физике и философии , реляционная теория (или relationism ) является основой для понимания реальности или физической системы таким образом , что позиции и другие свойства объектов имеют смысл только по отношению к другим объектам. В реляционной теории пространства- времени пространство не существует, если в нем нет объектов; и время не существует без событий. Реляционная точка зрения предполагает, что пространство содержится в объектах и что объект представляет внутри себя отношения с другими объектами. Пространство можно определить через отношения между содержащимися в нем объектами с учетом их изменений во времени. Альтернативная пространственная теория - это абсолютная теория, в которой пространство существует независимо от любых объектов, которые могут быть в него погружены.
Реляционную точку зрения отстаивали в физике Готфрид Вильгельм Лейбниц и Эрнст Мах (в его принципе Маха ). Это было отвергнуто Исааком Ньютоном в его успешном описании классической физики . Хотя Альберт Эйнштейн был впечатлен принципом Маха, он не полностью включил его в свою общую теорию относительности . Было предпринято несколько попыток сформулировать полную теорию Маха, но большинство физиков считает, что пока ни одна из них не увенчалась успехом. Например, см. Теорию Бранса – Дике .
Реляционная квантовая механика и реляционный подход к квантовой физике были независимо разработаны по аналогии со специальной теорией относительности пространства и времени Эйнштейна . Релятивизма физики , такие как Джон Баэз и Карло Rovelli критиковали ведущую единую теорию о гравитации и квантовой механики , теории струн , так как сохранение абсолютного пространства. Некоторые предпочитают развивающуюся теорию гравитации, петлевую квантовую гравитацию из- за ее «бесхозяйственности».
Недавний синтез реляционной теории, названный R-теорией, продолжающий работу математического биолога Роберта Розена (который разработал «реляционную биологию» и «реляционную сложность» как теории жизни ) занимает позицию между вышеуказанными взглядами. Теория Розена отличалась от других реляционных взглядов в определении фундаментальных отношений в природе (в отличие от просто эпистемических отношений, которые мы могли бы обсудить) как передачи информации между естественными системами и их организацией (как выражено в моделях). R-теория распространяет идею организационных моделей на природу в целом. В интерпретации R-теории такие «отношения моделирования» описывают реальность в терминах информационных отношений (кодирования и декодирования) между измеримым существованием (выраженным как материальные состояния и установленным эффективным поведением) и подразумеваемой организацией или идентичностью (выраженной как формальный потенциал и установленной на последнем образце), таким образом охватывая все четыре аристотелевские причинности в природе (Аристотель определил конечную причину как имманентную извне природы). Применительно к физике пространства-времени он утверждает, что пространство-время реально, но установлено только по отношению к существующим событиям, как формальная причина или модель расположения событий относительно друг друга; и наоборот, система пространственно-временных событий устанавливает шаблон для пространства-времени. Таким образом, R-теория - это форма модельно-зависимого реализма. Он утверждает, что более точно следует взглядам Маха, Лейбница, Уиллера и Бома , предполагая, что естественный закон сам по себе зависит от системы.
Теории реляционного порядка
Ряд независимых линий исследований показывает вселенную, в том числе общественной организации живых существ , которые представляют особый интерес для людей, так как система или сети , в отношениях . Фундаментальная физика предположила и охарактеризовала особые режимы отношений. Для общих примеров газы, жидкости и твердые тела характеризуются как системы объектов, которые имеют между собой отношения различных типов. Газы содержат элементы, которые постоянно меняются в пространственных отношениях между собой. В жидкостях составляющие элементы непрерывно изменяются в отношении углов между собой, но ограничены в отношении пространственной дисперсии. В твердых телах описываются как углы, так и расстояния. Эти системы отношений, в которых реляционные состояния относительно однородны, ограничены и отличаются от других реляционных состояний в их окружении, часто характеризуются как фазы материи, как изложено в Фазе (материи) . Эти примеры представляют собой лишь некоторые из видов режимов отношений, которые можно идентифицировать, отмечая их относительной простотой и повсеместностью во вселенной.
Такие реляционные системы или режимы можно рассматривать как определяемые сокращением степеней свободы между элементами системы. Это уменьшение степени свободы во взаимоотношениях между элементами характеризуется как корреляция . В обычно наблюдаемых переходах между фазами материи или фазовых переходах прогрессирование менее упорядоченных или более случайных, более упорядоченных или менее случайных систем распознается как результат корреляционных процессов (например, из газа в жидкость, из жидкости в твердое тело). ). Напротив, переходы от более упорядоченного состояния к менее упорядоченному, например от льда к жидкой воде, сопровождаются нарушением корреляций.
Корреляционные процессы наблюдаются на нескольких уровнях. Например, атомы сливаются в солнцах, образуя скопления нуклонов, которые мы распознаем как сложные и тяжелые атомы. Атомы, как простые, так и сложные, объединяются в молекулы. В жизни самые разные молекулы образуют чрезвычайно сложные динамически упорядоченные живые клетки. В течение эволюционного времени многоклеточные организации развивались как динамически упорядоченные совокупности ячеек. Многоклеточные организмы за время эволюции развили взаимосвязанные виды деятельности, образуя то, что мы называем социальными группами. И т.п.
Таким образом, как будет рассмотрено ниже, процессы корреляции, то есть упорядочения, были разделены на несколько уровней, начиная с квантовой механики и заканчивая сложными, динамическими , « неравновесными » системами, включая живые системы .
Квантовая механика
Ли Смолин предлагает систему «узлов и сетей», такую, что «геометрия пространства возникает из… фундаментального квантового уровня, который состоит из переплетенной сети… процессов». Смолин и группа исследователей-единомышленников посвятили несколько лет разработке основы петлевой квантовой гравитации для физики, которая охватывает эту точку зрения на реляционные сети.
Карло Ровелли инициировал разработку системы взглядов, которая теперь называется реляционной квантовой механикой . В основе этой концепции лежит точка зрения, что все системы являются квантовыми системами, и что каждая квантовая система определяется своими отношениями с другими квантовыми системами, с которыми она взаимодействует.
Физическое содержание теории не в самих объектах, а в отношениях между ними. Как выразился Ровелли: « Квантовая механика - это теория физического описания физических систем относительно других систем, и это полное описание мира ».
Ровелли предположил, что каждое взаимодействие между квантовыми системами включает в себя «измерение», и такие взаимодействия включают уменьшение степеней свободы между соответствующими системами, к которым он применяет термин корреляция.
Космология
Традиционные объяснения Большого взрыва и связанных с ним космологий (см. Также Хронологию Большого взрыва ) предполагают расширение и связанное с ним «охлаждение» Вселенной. Это повлекло за собой каскад фазовых переходов. Первоначально это были кварк-глюонные переходы в простые атомы. Согласно нынешней консенсусной космологии, учитывая гравитационные силы, простые атомы объединяются в звезды, а звезды - в галактики и более крупные группы. Внутри звезд гравитационное сжатие объединяет простые атомы во все более сложные атомы, а звездные взрывы засевают межзвездный газ этими атомами. В процессе космологического расширения, продолжающегося звездообразования и эволюции, космический миксмастер произвел более мелкие скопления, многие из которых, окружающие звезды, мы называем планетами. На некоторых планетах взаимодействия между простыми и сложными атомами могут создавать дифференцированные наборы относительных состояний, включая газообразное, жидкое и твердое (как на Земле, атмосфера, океаны, скала или земля). В одном, а возможно, и в нескольких из этих скоплений на уровне планеты потоки энергии и химические взаимодействия могут создавать динамические самовоспроизводящиеся системы, которые мы называем жизнью.
Строго говоря, фазовые переходы могут проявлять как события корреляции, так и дифференциации, как в сторону уменьшения степеней свободы, так и в противоположном направлении - нарушение корреляций. Однако картина расширяющейся Вселенной представляет собой структуру, в которой, по-видимому, наблюдается направление фазовых переходов в сторону дифференциации и корреляции во Вселенной в целом с течением времени.
Эта картина прогрессивного развития порядка в наблюдаемой Вселенной в целом расходится с общими рамками теории устойчивого состояния Вселенной, от которой в настоящее время в целом отказались. Это также, по-видимому, противоречит пониманию Второго закона термодинамики , согласно которому Вселенная рассматривается как изолированная система, которая при некотором установленном равновесии находится в максимально случайном наборе конфигураций.
Два выдающихся космолога представили слегка различные, но совместимые объяснения того, как расширение Вселенной позволяет упорядоченным или коррелированным режимам отношений возникать и сохраняться, несмотря на второй закон термодинамики . Дэвид Лайзер и Эрик Чейссон .
Лайзер говорит о скорости расширения, превышающей скорость уравновешивания, задействованную в локальных масштабах. Шейссон резюмирует аргумент как «В расширяющейся Вселенной фактическая энтропия… увеличивается меньше, чем максимально возможная энтропия», таким образом позволяя или требуя возникновения и сохранения упорядоченных (негэнтропических) отношений.
Чассон изображает Вселенную как неравновесный процесс, в котором энергия течет в упорядоченные системы, такие как галактики, звезды и жизненные процессы, и через них. Это обеспечивает космологическую основу неравновесной термодинамики , которая в настоящее время в некоторой степени рассматривается в других местах этой энциклопедии. В терминах, которые объединяют язык неравновесной термодинамики и язык реляционного анализа, возникают закономерности процессов, которые проявляются как упорядоченные, динамические режимы отношений.
Биология
Базовые уровни
Кажется, есть согласие в том, что жизнь является проявлением неравновесной термодинамики как в отношении отдельных живых существ, так и в отношении совокупностей таких существ или экосистем . См., Например, Брукс и Вили Смолин, Чайссон, Стюарт Кауфман и Уланович.
Это осознание произошло, среди прочего, из основополагающей концепции « диссипативных систем », предложенной Ильей Пригожиным . В таких системах энергия поступает через стабильный или коррелированный набор динамических процессов, порождающих систему и поддерживающих стабильность упорядоченного динамического режима отношений. Знакомый пример такой структуры - Красное пятно Юпитера.
В 1990-х Эрик Шнидер и Джей Джей Кэй начали разрабатывать концепцию жизни за счет дифференциалов или градиентов (например, градиента энергии, проявляющегося на Земле в результате солнечного света, падающего на Землю, с одной стороны, и температуры межзвездного пространства с другой стороны). Другие). Шнайдер и Кэй определили вклад Пригожина и Эрвина Шредингера. Что такое жизнь? (Шредингер) в качестве основы для своих концептуальных разработок.
Шнайдер и Дорион Саган с тех пор подробно остановились на взгляде на динамику жизни и экосистему в Into the Cool . С этой точки зрения потоки энергии, получаемые из градиентов, создают динамически упорядоченные структуры или режимы отношений в предживых системах-предшественниках и в живых системах.
Как отмечалось выше, Чейссон предоставил концептуальное обоснование существования дифференциалов или градиентов, вне которых, по мнению Кая, Шнайдера, Сагана и других, работает жизнь. Эти дифференциалы и градиенты возникают в упорядоченных структурах (таких как солнца, химические системы и т. Д.), Создаваемых корреляционными процессами, связанными с процессами расширения и охлаждения Вселенной.
Два следователя, Роберт Уланович и Стюарт Кауфман. предположили актуальность моделей автокатализа для жизненных процессов. В этой конструкции группа элементов катализирует реакции циклическим или топологически замкнутым образом.
Некоторые исследователи использовали эти идеи, чтобы предложить важные элементы термодинамического определения жизненного процесса, которые можно кратко охарактеризовать как стабильные, структурированные (коррелированные) процессы, которые поглощают (и рассеивают) энергию и воспроизводят себя.
Уланович, эколог-теоретик, распространил реляционный анализ жизненных процессов на экосистемы, используя инструменты теории информации . При таком подходе экосистема - это система сетей взаимоотношений (общая точка зрения в настоящее время), которую можно количественно оценить и отобразить на базовом уровне в терминах степени упорядоченности или организации, проявленной в системах.
Два выдающихся исследователя, Линн Маргулис и, более полно, Лео Басс разработали взгляд на эволюционировавшую структуру жизни как на многоуровневые уровни (динамической) агрегации жизненных единиц. На каждом уровне агрегирования составляющие элементы имеют взаимовыгодные или взаимодополняющие отношения.
Вкратце, комплексный подход Басса основан на репликации предшественников, которые стали включениями в одноклеточных организмах, а затем в одноклеточных организмах, а затем в эукариотических клетках (которые, согласно ныне широко распространенному анализу Маргулиса, состоят из одноклеточных организмов). ), оттуда - многоклеточные организмы , состоящие из эукариотических клеток, а оттуда - социальные организации, состоящие из многоклеточных организмов . Эта работа добавляет к метафоре « древо жизни » своего рода метафору «слоеный пирог жизни», принимая во внимание многоуровневые уровни организации жизни.
Социальная организация
Теория социальных сетей за последние десятилетия расширилась до обширной области, охватывающей широкий круг тем. Среди прочего, анализ социальных сетей теперь применяется к политическим, профессиональным, военным и другим предметам, которым уделяется большое внимание.
Интернет из-за его низкой стоимости, широкого охвата и комбинаторных возможностей стал ярким примером социальных сетей, как видно из этой энциклопедии, YouTube , Facebook и других недавних разработок. В качестве легко доступной иллюстрации динамической реляционной сетевой системы на уровне человеческих технологий Интернет стал предметом анализа того, как могут возникать и функционировать сети отношений.
Связанные области текущего интереса
Второй закон термодинамики
Развитие неравновесной термодинамики и наблюдения космологической генерации упорядоченных систем, указанные выше, породили предлагаемые модификации в интерпретации Второго закона термодинамики по сравнению с более ранними интерпретациями конца 19-го и 20-го веков. Например, Чейссон и Лейзер продвинули примирение концепции энтропии с космологическим созданием порядка. В другом подходе Шнайдер и Д. Саган в Into the Cool и других публикациях изображают организацию жизни и некоторые другие явления, такие как ячейки Бенара , как явления, генерирующие энтропию, которые способствуют рассеиванию или уменьшению градиентов (без отрицательного воздействия). этот подход явно приводит к предыдущему вопросу о том, как возникли градиенты).
Повсеместность проявлений степенного закона и логнормального распределения во Вселенной
Развитие теорий сетей привело к наблюдениям широко распространенных или повсеместных проявлений степенного закона и логнормальных распределений событий в таких сетях и в природе в целом. (Математики часто проводят различие между «степенными законами» и «логнормальным» распределением, но не во всех обсуждениях это делается .) Два наблюдателя предоставили документацию по этим явлениям, Альберт-Ласло Барабаши и Марк Бьюкенен.
Бьюкенен продемонстрировал, что распределение степенного закона происходит по всей природе, в таких событиях, как частота землетрясений, размер городов, размер Солнца и планетных масс и т. Д. И Бьюкенен, и Барабаши сообщили о демонстрациях различных исследователей того, что возникают такие распределения по степенному закону. при фазовых переходах.
Согласно характеристике Барабаши, «… если система вынуждена подвергнуться фазовому переходу… тогда возникают законы власти - безошибочный признак природы того, что хаос уходит в пользу порядка. Теория фазовых переходов громко и ясно говорила нам, что путь от беспорядка к порядку поддерживается могущественными силами самоорганизации и вымощен законами власти ».
Учитывая наблюдение Барабаши, что фазовые переходы в одном направлении являются корреляционными событиями, порождающими упорядоченные отношения, реляционные теории порядка, следующие этой логике, будут рассматривать повсеместность степенных законов как отражение повсеместности комбинаторных процессов корреляции при создании всех упорядоченных систем.
Возникновение
Подход с реляционным режимом включает прямой вывод концепции возникновения .
С точки зрения реляционных теорий порядка, эмерджентные явления можно было бы назвать реляционными эффектами агрегированной и дифференцированной системы, состоящей из многих элементов, в области отношений, внешних по отношению к рассматриваемой системе, когда элементы рассматриваемой системы, взятые по отдельности и независимо, не будет иметь таких эффектов.
Например, стабильная структура горной породы, допускающая очень мало степеней свободы для ее элементов, может иметь множество внешних проявлений в зависимости от системы отношений, в которой она может быть обнаружена. Он может препятствовать потоку жидкости как часть подпорной стенки. Если бы он был помещен в аэродинамическую трубу, можно было бы сказать, что он вызывает турбулентность в потоке воздуха вокруг него. В состязаниях между соперничающими людьми он иногда был удобным взломщиком черепов. Или он может стать, хотя и сам по себе композитным материалом, элементом другого твердого тела, имеющим аналогично уменьшенные степени свободы для его компонентов, как галька в матрице, из которой состоит цемент.
Чтобы изменить детали, внедрение углеродных нитей в смолу, составляющую композиционный материал, может дать «всплывающий» эффект. (См. Статью о композитном материале для полезного описания того, как различные компоненты в составе композита могут давать эффекты во внешней области использования или реляционных условиях, которые сами по себе компоненты не могут дать).
Эта точка зрения была выдвинута, среди прочего, Питером Корнингом. По словам Корнинга, «... споры о том, можно ли предсказать целое на основе свойств частей, упускают из виду суть. Целое производит уникальные комбинированные эффекты, но многие из этих эффектов могут совместно определяться контекстом и взаимодействия между целым и окружающей средой ».
То, что такое происхождение концепции эмерджентности концептуально прямолинейно, не означает, что реляционная система сама по себе не может быть сложной или участвовать в качестве элемента в сложной системе взаимоотношений, как это показано с использованием различной терминологии в некоторых аспектах связанной эмерджентности и эмерджентности. статьи сложности .
Термин «возникновение» использовался в совершенно ином смысле для характеристики многоуровневой системы отношений (группирование из группировок), которая составляет очевидное прогрессивное развитие порядка во вселенной, описанное Чейссоном, Лейзером и другими и отмеченное в разделы «Космология» и «Организация жизни» на этой странице. См. Дополнительный пример производного, популяризированного повествования « Эпос эволюции», описанного в этой энциклопедии. С его точки зрения, Корнинг рекламирует этот процесс построения «целых», которые затем при некоторых обстоятельствах участвуют в сложных системах, таких как жизненные системы, следующим образом: «... именно синергетические эффекты, производимые целыми, являются самой причиной эволюция сложности в природе ».
Стрела времени
Как поясняется в статье о стрелке времени , существовало множество подходов к определению времени и определению того, как время может иметь направление.
Теории, которые описывают развитие порядка во Вселенной, уходящее корнями в асимметричные процессы расширения и охлаждения, проецируют «стрелу времени». То есть расширяющаяся вселенная - это непрерывный процесс, который по мере своего развития приводит к изменениям состояния, которые не кажутся обратимыми по всей вселенной в целом. Изменения состояния в данной системе и во Вселенной в целом можно обозначить наблюдаемыми периодичностями, чтобы получить понятие времени.
Учитывая проблемы, с которыми сталкиваются люди при определении того, как Вселенная может развиваться в течение миллиардов и триллионов наших лет, трудно сказать, какой длины может быть эта стрела и ее конечного состояния. В настоящее время некоторые видные исследователи предполагают, что большая часть видимой материи Вселенной, если не большая ее часть, схлопнется в черные дыры, которые в статической космологии можно представить изолированными.
Экономика
В настоящее время наблюдается видимая попытка изменить основы экономической дисциплины в терминах неравновесной динамики и сетевых эффектов.
Альберт-Ласло Барабаши, Игорь Матутинович и другие предположили, что экономические системы можно плодотворно рассматривать как сетевые явления, порожденные неравновесными силами.
Как изложено в « Термоэкономике» , группа аналитиков приняла концепции и математические аппараты неравновесной термодинамики, обсужденные выше, в качестве основополагающего подхода к рассмотрению и характеристике экономических систем. Они предлагают моделировать экономические системы человека как термодинамические системы . Затем на основе этой предпосылки разрабатываются теоретические экономические аналоги первого и второго законов термодинамики. Кроме того, термодинамическая величина эксергии , т. Е. Мера полезной энергии работы системы, является одним из показателей ценности .
Термоэкономисты утверждают, что экономические системы всегда включают в себя материю , энергию , энтропию и информацию . Таким образом, термоэкономика адаптирует теории неравновесной термодинамики , в которой образуются структурные образования, называемые диссипативными структурами , и теорию информации , в которой информационная энтропия является центральной конструкцией, к моделированию экономической деятельности, в которой естественные потоки энергии и материалов функционируют для создавать и распределять ресурсы. В термодинамической терминологии экономическая деятельность человека (а также деятельность составляющих ее единиц человеческой жизни) может быть описана как диссипативная система , которая процветает за счет потребления свободной энергии при преобразованиях и обмене ресурсами, товарами и услугами.
Статья об экономике сложности также содержит концепции, относящиеся к этому образу мышления.
Другой подход принадлежит исследователям школы эволюционной и институциональной экономики (Джейсон Поттс) и экологической экономики (Фабер и др.).
Отдельно некоторые экономисты приняли язык «сетевых индустрий».
Особые формализмы
В двух других статьях этой энциклопедии изложены конкретные формализмы, включающие математическое моделирование отношений, в одном случае в значительной степени сосредоточены на математических выражениях для теории отношений, а в другом записаны предложения универсального взгляда на моделирование и реальность. Теория отношений.