Sprzężenia zwrotne systemu Ziemia

(1)

Sprzężenia zwrotne systemu Ziemia

Stanisław Ostaficzuk

(2)

Składam serdeczne podziękowania wszystkim, którzy nie szczędzili mi rad, wskazówek, opinii i pomocy przy nadawaniu ostatecznego kształtu tej książce.

Autorom wykorzystanych ilustracji dziękuję za ich upublicznienie.

Szczególne podziękowania składam recenzentom,

panom profesorom Pawłowi H. Karnkowskiemu i Łukaszowi Karwowskiemu za pilne przestudiowanie tekstu, analizę myśli autora i zasugerowanie bardziej czytelnych

wywodów. Pani profesor Joannie Pinińskiej dziękuję za wrażliwe oceny szorstkich sformułowań opinii autorskich, a panu doktorowi Zygmuntowi Heliaszowi za wnikliwe,

celne korekty formalne i merytoryczne manuskryptu, jak i ostatecznej wersji przed oddaniem tekstu do drukarni.

Paniom z Redakcji dziękuję za cierpliwość, inwencję edytorską, a zarazem życzliwe złożenie całości opracowania w sposób spełniający wyobrażenia autora.

Stanisław Ostaficzuk

(3)

Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk

Pracownia Analiz Strukturalnych i Kartografii Geologicznej

Sprzężenia zwrotne systemu Ziemia

Stanisław Ostaficzuk

Wydawnictwo IGSMiE PAN Kraków 2018

(4)

RECENZENCI

prof. dr hab. Łukasz KARWOWSKI prof. dr hab. Paweł H. KARNKOWSKI

Praca finansowana ze środków statutowych

Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk

ADRES REDAKCJI

31–261 Kraków, ul. J. Wybickiego 7A, tel. 12-632-33-00; fax. 12-632-35-24

Redaktor Wydawnictwa: Emilia Rydzewska, Katarzyna Dziuban Redaktor techniczny: Barbara Sudoł, Beata Stankiewicz

Projekt okładki: Beata Stankiewicz

Zdjęcie na okładce: Stanisław Ostaficzuk; Hałdy w Nowej Rudzie 1998

Printed in Poland

ISBN 978-83-62922-98-7

(5)

Spis treści

Sprzężenia zwrotne systemu Ziemia . . . 7

Wstęp . . . 11

Istota i znaczenie sprzężeń zwrotnych w otoczeniu ludzkim . . . 14

Rodzaje naturalnych sprzężeń zwrotnych ze wspomaganiem ludzkim . . . 25

Geośrodowisko . . . 33

Układ geosprzężeń zwrotnych . . . 33

Człowiek i warunki klimatyczne . . . 37

Aerozole naturalne i antropogeniczne . . . 40

Pożary lasów, traw i buszu, aerozole . . . 48

Oceny udziału człowieka w naturalnych sprzężeniach zwrotnych . . . 54

Antropośrodowisko . . . 57

Problemy inżynierskie . . . 61

Infrastruktura . . . 61

Infrastruktury energetyki i górnictwa . . . 67

Infrastruktury łączności i informacji (IT i AI) . . . 73

Infrastruktura transportu . . . 76

Infrastruktury wód śródlądowych . . . 79

Problemy społeczne . . . 87

Zmiany w postępowaniu ludzkim . . . 87

Konflikty i wojny . . . 90

Sprzężenia socjologiczno-administracyjne . . . 93

Zamiana ról – instytucje z cenzusem, konserwatywnymi strażnicami poprawności w miejsce postępu . . . 95

Religie . . . 96

Ideologie . . . 102

Zarządzanie . . . 104

Problemy decyzji sprawczych w świecie selekcji i wyboru . . . 105

Katastrofy i inżynieria . . . 112

Sztuczne wyspy i ekspansje lądów . . . 113

Podsumowanie . . . 115

Geośrodowisko i antropośrodowisko . . . 115

Środowisko . . . 116

Czas . . . 116

Człowiek i straty czasu . . . 117

Przestrzeń antropośrodowiskowa . . . 118

Zakończenie . . . 119

Skorowidz . . . 121

(6)

Od ponad dwustu lat rozwój współczesnej cywilizacji technicznej był napędzany energią z węgla.

Rozwój hutnictwa, przemysłów stalowniczego, koksowniczego i nowoczesnej chemii, produkcja gazu świetlnego i grzejnictwo komunalne, maszyny parowe i produkcja elektryczności, kolejnictwo i transport dalekomorski – wszystkie te elementy postępu były z kolei podstawowymi bodźcami rozwoju wiedzy i przekształcania mentalności ludzkiej. Wykształcane stopniowo nowe zdolności dostrzegania dynamiki zjawisk w otaczającym świecie prowadzą teraz w kierunku deprecjacji węgla, jako naturalnego źródła energii.

Dalsze jego wykorzystywanie jest już uważane za destruktywne we współczesnej rzeczywistości.

Stanisław Ostaficzuk; Hałdy w Nowej Rudzie 1998

(7)

Sprzężenia zwrotne systemu Ziemia

System Ziemia jest dynamicznym efektem naturalnych sprzężeń zwrotnych podtrzymujących jego osobliwą tożsamość, rozpoznawaną w badaniach procesów powierzchniowych i wewnętrznych globu ziemskiego.

Prezentacja globalnej istoty systemu Ziemia (rys. 1) nie jest możliwa w jednej syntezie. Wiedza o Ziemi jest rozproszona w zbiorach wielu nauk. Rzeczą geologów jest ciągłe, żmudne wychwytywanie, zestawianie i porządkowanie okruchów tej wiedzy wedle zasad logiki i doskonalonych teorii powstania ziemskiej struktury i ewolucji oraz wzajemnych oddziaływań zjawisk dynamicznych w świecie biotycz- nym i abiotycznym. Jednak, jak to wiadomo ze współczesnego poznania otaczającej nas przestrzeni, nie zidentyfikowano dotychczas istoty wielu zjawisk będących u fizycznej podstawy rzeczywistości, w której istniejemy na Ziemi, ani nawet wielu prawideł, według których poznawane dotychczas procesy przebiegają. Zarazem nie jest dostrzegana potrzeba wiązania przemian geologicznej struktury Ziemi z czynnikiem ludzkim oraz z ewolucją ludzkiej świadomości i właściwej ludziom niekonsekwencji

Rys. 1. Fragment mapy hipsometrycznej i batymetrycznej NOAA globu ziemskiego odzwierciedlającej geologiczne procesy rzeźbotwórcze zatrzymane w czasie [Amante, C. and B.W. Eakins, 2009. ETOPO1 1 Arc-Minute Global

Relief Model: Procedures, Data Sources and Analysis. NOAA Technical Memorandum NESDIS NGDC-24.

National Geophysical Data Center, NOAA. doi:10.7289/V5C8276M [data dostępu 15-07-2018;

https://www.ngdc.noaa.gov/mgg/ image/color_etopo1_ice_low.jpg; https://www.ngdc.noaa.gov/mgg/image/

globalimages.html]

(8)

postaw w przyczynowo-skutkowym oddziaływaniu ludzi na byty ożywione i nieożywione. A te właśnie oddziaływania są w sprzężeniach zwrotnych regulatorami biegu wydarzeń codziennego życia. Proble- my sprzężeń zwrotnych są w geośrodowisku bardziej interesujące dla ludzi, gdy mają wpływ i związek z istotą ludzkiego bytu. Zatem istotne są tu naturalne sprzężenia zwrotne wiążące zjawiska geolo- gicznie krótkotrwałe, porównywalne z długością trwania ludzkości, ludzkiego życia lub nawet jednego pokolenia, do których można się dostosowywać. Także zjawiska jeszcze krótsze, jak katastrofy, których nie można uniknąć, ale przed którymi można się chronić. Wprowadzeniem do ludzkiej problematyki naturalnych sprzężeń zwrotnych były wcześniejsze opracowania autora zebrane w serii „Współczesne Problemy ekogeologii” i dotyczące dóbr wspólnych (wynikających z nich zagrożeń) i zrównoważonego rozwoju, a także współczesne stany i trendy ekogeologii.

Czas, energia, siły oddziaływań oraz świadomość ludzka i byty ożywione, są dostrzegane, od- czuwane, poznawane, opisywane, klasyfikowane i rozróżniane tylko po ich zewnętrznych, możliwych do zarejestrowania przejawach ze stref przypowierzchniowych Ziemi. Ta wiedza jest konieczna i dostateczna do funkcjonowania wielu nauk i umożliwia zgłębianie istoty wielu zjawisk, ale ich dostrzeganie i rozróżnianie zewnętrznych przejawów nie przybliża logicznego poznania mechanizmów całości napę- du struktury Ziemi, a tym bardziej Kosmosu i świata atomów. Bowiem dotychczas nie określono nawet istoty czasu ani mechanizmów zdalnego oddziaływania niematerialnych sił, istoty życia organicznego ani świadomości ludzkiej i dymensji przestrzeni, w której znajduje się wszystko, o czym wiemy.

Rozpatrywanie odczuwanych przejawów lub spodziewanych skutków konkretnego zjawiska jest z konieczności oparte na hierarchicznej analizie dyskretyzowanych zbiorów zależności w przedziale sprzężeń przyczyna–skutek, w określonym miejscu i czasie. Trudności w analizowaniu sprzę- żeń są zwiększane przez interferencje wielu zjawisk i wynikające z tych interferencji, pozornie nie- uporządkowane, anomalie rzeczywistości. Podobnie nieuporządkowana jest cała wiedza o udziale i roli czynnika ludzkiego w ogólnych przemianach rzeczywistości na różnych poziomach istotności, skali oraz złożoności i zwrotu (+/–) przebiegu zdarzeń w obrębie Ziemi. Także czynnik ludzki, istotny element całego systemu Ziemia, podlega efektom sprzężeń zwrotnych, mających różne przebiegi za- leżne od ludzkich doświadczeń, genetycznych i osobniczych cech oraz od fizjograficznych warunków ludzkiego bytu. I stąd powstało regionalne i etniczne zróżnicowanie ludności oraz warunków geośro- dowiskowych Ziemi. Obiektem tej książki jest właśnie ustanawianie się swoistego wypośrodkowa- nego sprzężenia zwrotnego między wielofunkcyjną ludzką egzystencją, a jej skutkami w środowisku przyrodniczym.

Zatem omawiane będą szczególnie te zjawiska, w których ludzie uczestniczą (czynnie lub bier- nie) zmieniając stan pierwotny środowiska, w obronie swego bytu przed zagrożeniami. Swoistym sprzężeniem zwrotnym jest wykształcenie się inżynierii biomedycznej obejmującej swym zakresem zastępowanie u człowieka (przez sztuczne wytwory ludzkiego rozumu) organów, członków, minerałów oraz „reprodukcję w próbówce”, a także rachowanie, wspomaganie decyzji, sztuczną inteligencję oraz produkcję żywności⁽¹⁾. Na skutek tego, następuje doskonalenie się ludzi zarówno w sensie fizycznym (o czym świadczy nieustanne bicie rekordów), jak i umysłowym (o czym świadczy nieustanny postęp i rozwój technologii). Głównym więc motywem tego opracowania są zestawienia przyczyn i ich do- mniemywanych skutków (rys. 2) bądź przypisywane zdarzeniom ich domniemywane przyczyny jako skutki oddziaływania wielu czynników w obecności człowieka, z jego przestrzenią życiową na globie ziemskim. W wywodach, z konieczności, są stosowane uproszczenia w postaci świadomego lub nie- świadomego pomijania czynników akcesorycznych, bądź separowania tylko czynników istotnych w wy- wodzie⁽²⁾. Nie zawsze są to czynniki pierwszorzędne, niekiedy pozornie nieistotne, których rola w za- leżności przyczyna – skutek jest jednak konieczna, choć może nie być dostateczna.

(1) Inżynieria biomedyczna, R. Tadeusiewicz (red.), AGH Wyd. Naukowo-Dydaktyczne 2008, s. 1–234.

(2) Typowym było pominięcie „procesu geologicznego” związanego z usypywaniem delt u ujścia rzek przy pasywnym brzegu płyty litosferycznej, a prowadzącego po wielu sukcesywnych zdarzeniach do formowania fliszowych pasm górskich, szczególnie tak dobrze rozwiniętych i poznanych w Polsce w obszarach orogenezy alpejskiej.

(9)

W natłoku zależności o różnej wadze istotna jest złożona relacja człowieka z naturalnym śro- dowiskiem oraz z wieloma procesami geologicznymi w tle. I właśnie tło geologiczne jest czynnikiem sprawczym w zapewnianiu ludziom możliwości normalnego funkcjonowania i rozwoju w ich środowi- sku. Zostało to zilustrowane na wielu różnych przykładach sprzężeń w prezentowanym tekście. Hie- rarchia ważkości tych sprzężeń nie została uporządkowana. Czytelnik może zechcieć sam arbitralnie ją ustalać na własny użytek, z zamiarem dostrzeżenia dotyczących go implikacji. Więcej informacji może znaleźć w podręcznikach specjalistycznych i materiałach edukacyjnych (na różnym poziomie) udostęp- nianych w internecie.

Rys. 2. W Raju; po wszystkim na Ziemi – alegoria powszechnego dążenia ludzi do pozbawionego wad bytu, z czasów wiedzy naiwnej; zwraca tu uwagę zagęszczenie populacji oraz wspaniałe szaty zgromadzonych

[http://hoocher.com/Jacopo_Robusti_Tintoretto/Jacopo_Robusti_Tintoretto.htm;

https://pl.wikipedia.org/wiki/Raj_(obraz_Jacopa_Tintoretta) #/media/File: Paradise_Post_1588_Two.jpg]

(10)

(11)

Wstęp

Znajomość otaczającej rzeczywistości – struktury przyrody i mechanizmów jej działania – jest konieczna do bezpiecznego bytu ludzkiego. Świadoma egzystencja ludzka jest wynikiem zdolności dostrzegania i rozumienia w otaczającym świecie rozmaitości zjawisk i ich sprzężeń⁽¹⁾. Rozumienie zjawisk, sprzęgających się wzajemnie i wpływających na wydarzenia przyszłe, jest oczywiście warunkiem właściwego postępowania ludzi wobec otaczającego środowiska i w obrębie własnej społeczności.

Warunkiem nie zawsze i niedokładnie spełnianym, właśnie z powodu nieukończonego jeszcze poznawania fizycznych podstaw świata i ujawniania się dodatnich (+) i ujemnych (–) sprzężeń zwrotnych w niespodziewanych zdarzeniach, dotykających ludzkich losów. Te problemy zdarzeń były sygnalizo- wane we wcześniejszych opracowaniach autora (2011–2017)⁽²⁾.

Tygodnik „AAAS Science” przedstawia współczesny los reliktowego społeczeństwa (neolitycz- nego) myśliwych-zbieraczy Hadza w Dolinie Yaedea w Tanzanii⁽³⁾, którzy nękani przez ograniczenia terytorialne ze strony sąsiadów bardziej rozwiniętych, w rozumieniu współczesnych pojęć, zachowują tradycyjny tryb życia. W obronie swego kurczącego się terytorium posługują się ręcznymi aparatami nawigacyjnymi GPS, wypatrując nielegalnych wtargnięć sąsiedzkich stad bydła. Tu jawi się zwrotne, pozytywne sprzężenie warunków egzystencji z koniecznością korzystania z zaawansowanej technologii oraz jej wpływu na zmianę tych warunków na korzystniejsze niż dotychczasowe. Jednocześnie podane poniżej nowości z NASA z 2018 roku są raczej krzepiące w sensie poczucia „normalności”. Choć bowiem cały ludzki świat jest tak bardzo zaawansowany i zróżnicowany w rozwoju cywilizacyjnym i tech- nicznym w ogóle, a przez to ogarnięty napięciami ideologiczno-ekonomicznymi, rozładowującymi się gwałtownie z odczuwalnym zaburzaniem ziemskiego spokoju, to gdzieś tam na orbitach ponad Ziemią i poza nią funkcjonują urządzenia i systemy badawcze dla wiedzy, poznania i rozwoju oraz wszechstron- nego polepszania losów ludzkości (jej ogólnej doli, perspektyw i poszerzania wiedzy)⁽⁴⁾.

Z kronikarskiego ujęcia z dnia 19 maja 2018 roku:

1. NASA ogłasza, że Curiosity Rover („ciekawski łazik”) dąży do odzyskania swojego rytmu (pra- cy) na Marsie⁽⁵⁾.

2. Przedstawiany jest widok „bladej błękitnej plamki” (czyli „naszej” Ziemi) z satelity CubeSatA Pale Blue Dot, As Seen by a CubeSat⁽⁶⁾.

(1) S. Ostaficzuk, Współczesne problemy Eko-Geologii, Wyd. IGSMiE PAN, Kraków 2017, s. 44, 80, s. 84.

(2) S. Ostaficzuk, Współczesne…, s. 1–138 oraz Trendy i stany współczesne eko-geologii, Wyd. IGSMiE PAN, Kraków 2011, s. 1–241.

(3) A. Gibbons, Hadza on the Brink, „Science” 360(6390) 2018, s. 700–704.

(4) https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7131&utm_source=iContact&utm_medium=email&utm_

campaign=NASAJPL&utm_content=daily20180518-2.

(5) Unieruchomiony od 2016 roku pojazd marsjański z wiertnią udarową ma ponownie rozpocząć wiercenia badawcze na Marsie, https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7129.

(6) 9 maja 2018 roku sztuczny satelita z misji badawczej NASA, Mars Cube One (MarCO) sfotografował z odległości około 1 mln km, w pojedynczym ujęciu Ziemię i towarzyszący jej Księżyc, https://www.jpl.nasa.gov/ news/news. php?feature=7124.

Wcześniejsze zdjęcie Ziemi (znane jako Klasyczny Portret Ziemi) z przestrzeni okołosłonecznej zrobił w 1990 roku z odległości kilku miliardów kilometrów pojazd kosmiczny NASA Voyager 1, https://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/details.php?id=PIA22323.

(12)

3. „Małe pakiety” użyto do sprawdzania postępów wielkiej technologii kosmicznej⁽¹⁾ – „to test Big Space Technology Advances”.

4. Aktualizacje NASA: obecnie wyznaczono nowy termin wyruszenia orbitalnego statku firmy ATK z kolejną misją zaopatrzeniową do międzynarodowej (poradzieckiej, obecnie rosyjskiej) stacji kosmicznej w dniu 21 maja 2018 roku⁽²⁾.

5. Satelity NASA wykrywają przemieszczenia globalnych (zasobów) wód pitnych⁽³⁾.

6. Marsjański helikopter NASA jest przygotowany do lotów w atmosferze Marsa w 2020 roku, podczas nadchodzącej wyprawy ROVER na „Czerwoną Planetę”⁽⁴⁾ .

7. Mała asteroida przeleciała (była dostrzeżona i śledzona) w odległości około 200 000 km od Ziemi, czyli prawie w połowie drogi między Ziemią a Księżycem⁽⁵⁾.

8. Mars NASA znajduje dawną substancję organiczną – tajemniczy metan na Marsie ⁽⁶⁾. 9. Na Enceladusie w gejzerach odkryto złożone molekuły materii organicznej⁽⁷⁾.

(1) Trzy nowe przedsięwzięcia kosmiczne NASA – umieszczenie (przez ATK) na orbicie ziemskiej małych satelitów sześciennych (Cube Sats) o boku około 10 cm, w celu testowania nowych technologii badawczych, przełamujących dotychczasowe możliwości badań kosmicznych oraz monitorowania bezpieczeństwa Ziemi, https://www.jpl.nasa.gov/news/news.

php?feature=7130.

(2) ATK – Alliant Techsystems Inc., komercyjny statek kosmiczny wynajmowany do przewożenia ładunków w kosmo- sie, do zaopatrzenia orbitalnej stacji kosmicznej, https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php? feature=7132.

(3) Jeszcze w maju 2018 roku zostaną wprowadzone na orbitę okołoziemską bliźniacze satelity ze zminiaturyzowany- mi urządzeniami radarowymi do pomiarów śladowych, krótkotrwałych deformacji globu ziemskiego spowodowanych przemieszczaniem się mas przy jego powierzchni. Jak informuje NASA, w pięciu punktach dwa satelity z misji systemu Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-On (GRACE-FO) będą śledzić deformacje pola grawimetrycznego Ziemi spowodowane przemieszczaniem się wód w atmosferze i podziemnych systemach wodonośnych. Pięć informacji uznanych za istotne to:

1. Około 1 % mas przy powierzchni Ziemi zmienia swoje położenie w krótkim czasie; system GRACE-FO będzie w odstępach jednomiesięcznych rejestrował zmiany pola grawitacyjnego Ziemi pośrednio zależne od zmiany koncentracji mas wodnych na Ziemi oraz ich stan skupienia (para, ciecz i lód).

2. System różnicowego pomiaru składa się z dwóch satelitów GRACE-FO, a jednym z jego zadań będzie radarowe mierzenie zmiany wzajemnej odległości pary satelitów w nawiązaniu do ich GPS-owej lokalizacji, jako funkcji zmian siły grawitacji na trasie ich comiesięcznego przelotu. Efektem pomiarów będą miesięczne edycje map przedstawiających aktualne zmiany koncentracji mas wody w atmosferze i na lądach.

3. Ten system był stosowany przy pomiarach grawitacyjnego pola Księżyca w ciągu jednego roku (09.2011–12.2012). Jednym z ówczesnych celów było określenie za pomocą pary satelitów GRAIL wpływu przyciągania ziemskiego na specyficzny kształt Księżyca.

4. Z wyników pomiaru śladowych zmian pola grawitacyjnego za pomocą satelitów opublikowano już (do pierwszej połowy roku 2018) ponad 4 300 prac naukowych. Po uzyskaniu wyników dotyczących rozmieszczenia i zmian koncentracji wody na globie ziemskim można się będzie spodziewać zarówno nowych odkryć naukowych, jak i nowych publikacji.

5. A oto czego nie było precyzyjnie wiadomo, dopóki system Grace nie zaczął działać:

– Topienie pokryw lodowych oraz zanik wód podziemnych przyczyniają się do nieregularności obrotów Ziemi.

– Kilkuletnie duże opady mogą spowodować gromadzenie się tak dużych ilości wody na lądach, że podwyższanie się poziomu światowego oceanu może się chwilowo zatrzymać.

– Jedna trzecia zbiorników wód podziemnych jest czerpana w czasie krótszym niż ich naturalne odtwarzanie.

– W Amazonii małe pożary poniżej koron drzew mogą zniszczyć więcej drzewostanu niż mechaniczne wylesienia bezpo- średnie. Wynikać z tego może większe niszczenie lasów przez suszę niż przez bezpośrednią ingerencję ludzką.

– Australia oscyluje corocznie w granicach kilku milimetrów wysokości z powodu zmian środka ciężkości Ziemi pod wpły- wem przepływów wody, https://www.jpl.nasa.gov/news/news. php?feature=7131&utm_ source=iContact&utm_ medium=email&utm_campaign=NASAJPL&utm_content=gracefo20180518-1.

(4) https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7121.

(5) W dniu 1 maja 2018 roku (o godzinie 22:04 UTC) mała asteroida 2010 WC9 przeleciała w odległości 200 000 km od Ziemi, w przybliżeniu w połowie odległości Ziemi od Księżyca; jej wymiary to około 50 m x 120 m; prędkość w najbliższym punkcie od Ziemi wynosiła około 12,8 km na sekundę. To był prawdopodobnie najbliższy przelot asteroidy obok Ziemi w ciągu ostatnich dwustu lat, https://www.jpl.nasa.gov/news/news. php?feature=7125.

(6) NASA Finds Ancient Organic Material, Mysterious Methane on Mars, „News” 2018 (June, 7), https://www.bing.com/

search?q=NASA+Mysterious+Methane+on+Mars&form=EDGSPH&mkt=en-us&httpsmsn=1&refig=020bae004a4342a0 a25ff9941b541f7b&PC=LCTS&sp=-1&pq=undefined&sc=0-11&qs=n&sk=&cvid=020bae004a4342a0a25ff9941b541f7 https://www.bing.com/images/search?q=nasa+mysterious+methane+on+mars&id=0290F6E495229B7F2C6FA3F0F BB3E49F62C26DBE&FORM=IQFRBAb.

(7) „Nature” 2018, vol. 558, s. 564–568.

(13)

Definicje sprzężeń zwrotnych są różne. W inżynierii przeważa pojęcie odnoszące się do prostych i bezpośrednich sprzężeń jednostopniowych między przyczyną a skutkiem, czyli do automatycznych regulatorów działania urządzeń czynnych. W tym opracowaniu przyjęto, że sprzężenia zwrotne obej- mują wszelkie systemy i kompleksowe związki procesów, których skutki oddziaływają na przyczyny pośrednio i bezpośrednio oraz wielostopniowo – z opóźnieniami i bez. Objęto także tym pojęciem zamknięte układy proste, w których na przykład zużywanie środków funkcjonowania (czegokolwiek) powoduje zanikanie aktywności funkcji⁽¹⁾.

Sprzężenia zwrotne między ludzkimi, emocjonalnymi potrzebami poznania (czyli nauką) a wszyst- kimi innymi potrzebami spełniania życiowych wymagań, istotnych w różnym stopniu (czyli ekonomią), umożliwiają realizację celów także ekonomicznie niekorzystnych. Celów trudnych do bezpośredniego zbilansowania, ale jednak napędzających ludzką świadomość. Zatem chęć poznania może być i bywa powodem irracjonalnej działalności ludzkiej, nieakceptowanej przez ekonomistów, ale która może się przyczyniać do postępu i rozwoju. Co jest łatwe do wykazania dopiero na podstawie analizy skut- ków tej działalności, zwykle odczuwalnych po upływie czasu wykraczającego poza możliwości wyprze- dzających ocen ekonomicznych. Wydaje się, że tak znaczne zwiększenie budżetu federalnego (rys. 3)

(1) https://mfiles.pl/pl/index.php/Sprz%C4%99%C5%B Cenie zwrotne, https://mfiles.pl/pl/index.php/Sprzężenie_zwrotne, Mikroekonometria, w: Google Books Result, s.27, https://books.google.pl/books?isbn=8323123748; http://www.cotojest.

info/sprzezenie_zwrotne_394.html, Komunikowanie – definicja, formy, funkcje [W:] Sciaga.pl, sciaga.pl › Pedagogika › Studia;

Sprzężenie zwrotne – Słownik internetowy; www.cotojest.info/sprzezenie_zwrotne_394.html; https://books.google.pl/

books?isbn=8323322589; https://books.google.pl/books?isbn=8361225048.

Rys. 3. Budżet instytucji „poznawczej”, czyli NASA, zaspakajającej ciekawość ludzką; rozbieżność wysokości słupków i liczb jest efektem inflacji i rozwoju gospodarczego, a ich rzeczywista wartość wynika z wielu sprzężeń

zwrotnych, w których istotne są osiągnięcia technologiczne i inwencje techniczne oraz ich ewaluowanie przez gremia dysponujące środkami materialnymi. Związane z przygotowaniem działalności podstawowej NASA osiągnięcia technologii są niezwłocznie adaptowane do użytku powszechnego [https://en.wikipedia.

org/wiki/Budget_of_NASA; CC0 File:NASA-Budget-Federal.svg; 0x0077BE – Own work]; wysokość federalnego budżetu USA w 1958 roku wynosiła 79 636 mln ówczesnych dolarów [http://stats.areppim.com/stats/ stats_

usxbudget_history.htm], a w 2017 roku około 4,2 tryliona dolarów, czyli została zwiększona 52,7 razy w ciągu sześćdziesięciu lat (bez uwzględnienia zmiany siły nabywczej dolara), w tym czasie budżet NASA wzrósł

z 89 do 19 508 mln dolarów, czyli został faktycznie zwiększony 219,2 razy

(z uwzględnieniem przelicznika siły nabywczej dolara w odniesieniu do 2014 roku), mimo, że procentowo został zwiększony z 0,1% budżetu federalnego, do około 0,4%. Podwyżka jest spowodowana nowymi potrzebami i dotychczasowymi osiągnięciami NASA, czyli jest związana z zadziałaniem sprężeń zwrotnych z przewagą dodatnich [https://www.theguardian.com/news/datablog/2010/feb/01/nasa-budgets-us-spending-space-travel])

(14)

wynika właśnie z amerykańskiego inwestowania we własną, ale i światową gospodarkę, przez szybkie udostępnianie rezultatów wszelkich odkryć i innowacji z każdej dziedziny przemysłu (od wytrzymałych materiałów, farb ochronnych, przez telekomunikację i technologie obliczeniowe, do żywności mody- fikowanej, energetyki, imigracji i nauki)⁽¹⁾. To wszystko, co nowe, jest możliwe w warunkach elastycz- ności myślenia, zdolności analizy i korygowania błędów, poczucia odpowiedzialności oraz ułatwiania inwencji i akceptowania dobrych wzorców. Ten właśnie zespół sprzężeń zwrotnych umożliwia trwałość rozwoju gospodarczego państw.

Wynika stąd, że oceny ekonomiczne projektów przyszłościowych są de facto elementami sprzę- żeń zwrotnych (–) tłumiących lub (+) wzmagających działania wyprzedzające potrzeby. Z kolei znaczna część nauki, z jej prekursorstwem, odkrywczością i ślepymi zaułkami poznawania, jest obciążona ryzy- kiem sprzężeń zwrotnych dodatnich, sprzyjających poznaniu i rozwojowi, ale niekoniecznie racjonalnej ekonomii. Stąd nieustanne problemy naukowców z planowaniem badań i z zachowaniem ciągłości finansowania podjętych zamierzeń badawczo-rozwojowych wobec nieustannych w działalności naukowej rozbieżności między wydatkami na cele planowane, a cele konieczne, pojawiające się jako sprzężenie (–) w miarę postępu badań⁽²⁾.

Istota i znaczenie sprzężeń zwrotnych w otoczeniu ludzkim

Wszyscy ludzie dobrej woli wpędzają świat ludzki w nierozpoznany zaułek sprzężeń zwrotnych, drugich co do istotności na Ziemi.

Pierwsze, to istnienie Człowieka w Środowisku przyrodniczym, drugie, to ludzkie oddziaływania intencjonalne na to otoczenie.

Sprzężenie zwrotne jest mechanizmem oddziaływania, w formie bezpośredniej lub pośredniej, zmian na wyjściach danego systemu na stan jego wejść. Ideą działania sprzężenia zwrotnego jest więc dostosowywanie kolejnych odpowiedzi systemu, do wywołujących te odpowiedzi informacji dotyczą- cych efektów własnego działania.

W warunkach zjawisk naturalnych sprzężenia zwrotne dodatnie i ujemne występują bez aktyw- nego udziału ludzi. Sprzężenia zwrotne ujemne są naturalnymi układami ewolucji, zjawisk klimatycz- nych, czy regulowania dynamiki systemów kosmicznych (orbitalna prędkość i grawitacja utrzymują Księżyc z dala od Ziemi, a orbity ciał niebieskich są głównie eliptyczne). Tarcie i opory płynów dzia- łających na wahadło są najbardziej prostymi przykładami ujemnych sprzężeń. Ośrodek, w którym się przemieszcza jakiś obiekt, reaguje tym mocniej, im szybsze jest przemieszczanie. Zatem wahadła są objęte sprzężeniami zwrotnymi ujemnymi. Powszechne „efekty domina” są skutkiem występowania naturalnych sprzężeń zwrotnych dodatnich. Drobny przeciek przez ziemne wały przeciwpowodziowe spowoduje lawinowy rozwój erozji wstecznej, zwiększanie intensywności przepływu i całkowite prze- rwanie wałów. Tlący się niedopałek papierosa może spowodować lawinowe rozwinięcie się pożaru lasu czy dobytku w ludzkiej siedzibie, a skaza jednorodności w caliźnie stropu wyrobiska podziem- nego, zapory czy membrany, zwiększa prawdopodobieństwo katastrofalnego przekroczenia ich wy- trzymałości.

(1) http://money.cnn.com/2018/01/26/news/ economy/us-global-economy–2017/index.html, https://cacm.acm.

org/magazines/2018/1/223891–defining-american-greatness/fulltext.

(2) http://www.sciencemag.org/news/2017/11/trump-proposes-farm-research-cuts-pay-storm-aid, https://www.

sciencenews.org/blog/science-public/trump-proposed-budget-science-research-funding, https://www.bing.com/search?q=

AAAS+Science+Mag.+Trump%27s+budget+cuts&qs=n&form=QBRE&sp=-1&pq=aaas +science+mag.+trump%27s+budget+

cuts&sc=0-0&sk=&cvid=5CD9AC31E55344F091600FE0B02DCD2CScience 2017, 2018.

(15)

W świecie zwierząt i roślin, sprzężenia wpływają na ograniczanie populacji. Małe bocianiątka lepiej odżywione wypychają z gniazda swoje rodzeństwo niedożywione, zwiększając tym swoją szansę na jeszcze lepsze żywienie. Rośliny rozwijając się „odbierają” światło i wodę innym roślinom, powodu- jąc stopniowo zmianę warunków wegetacji własnej.

Sprzężenia zwrotne są regulatorami codziennego życia. W warunkach panującej cywilizacji tech- nologicznej, w świecie wpływów kultury eurogenicznej, znaczna ilość cywilizacyjnych sprzężeń zwrotnych jest techniczną inwencją ludzką, a pozostała wynika ze stosunku ludzi do własnego otoczenia – społecznego i przyrodniczego. Zwrotne sprzężenia cywilizacyjne są głównie ujemne, bo są tonujące i umożliwiające rozsądne gospodarowanie wszystkim. Typowym przykładem ludzkiej inwencji w pro- stym sprzężeniu zwrotnym ujemnym jest samoistny efekt działania grawitacyjnej polewaczki okreso- wej lub spłuczki z pływakiem przymykającym dopływ wody do rezerwuaru w miarę jego napełniania.

Inny jest mechaniczny regulator obrotów stacjonarnej maszyny parowej (rys. 4).

Sprzężenia zwrotne w sferze stosunków ludzkich z otoczeniem są istotnie naznaczone ludzkimi cechami negatywnymi, to jest skłonnościami ludzi do łatwiejszego czynienia zła niż dobra⁽¹⁾. Ta skłon- ność znana już jest z historii Diabła i biblijnej reprymendy udzielonej Adamowi, oraz z uniwersytetu w Stanfordzie (USA) sprzed kilkudziesięciu już lat (z roku 1971), gdy profesor P.G. Zimbardo wykonał swój nagłośniony przez prasę eksperyment (rys. 5) z zaaranżowanymi kontaktami zwyczajnych osób ustawionych w pozycjach wszechmocnych i słabych⁽²⁾.

Jednak niezależnie od naukowej poprawności eksperymentu i czystości jego przeprowadzenia, oraz niezależnie od osobistych motywów jego uczestników, została ujawniona prawda, że ludzie chro-

(1) Pojęcia „złoˮ i dobroˮ są wyłącznie ocenami emocjonalnymi ludzkiego oceniania skłonności i zjawisk śródludzkich;

w przyrodzie nie ma uniwersalnego „złaˮ lub „dobraˮ. W ludzkiej ocenie zjawisk naturalnych są tylko zdarzenia i sytuacje korzystne lub niekorzystne wobec innych zjawisk.

(2) Z czasem płatni uczestnicy eksperymentu zaczęli ujawniać „niecności profesora”. W roku 2018 P.G. Zimbar- do wykazał pedantycznie bezzasadność ich zarzutów, ale skaza przecież pozostała, http://www.newsweek.pl/wiedza/

nauka/ stanfordzki-eksperyment-wiezienny-zaskakujace-fakty-po-latach,artykuly,429345,1.html; http://www.zimbardo.com/, http://www.thetimeparadox.com/.

Rys. 4. Odśrodkowy regulator obrotów silnika (parowego); (O–O) oś obrotu regulatora jest napędzana przez koło (N) sprzężone z silnikiem, ciężarki (C) odchylają się (strzałki) od osi w miarę wzrastania prędkości

obrotowej, ściągając dźwignię (D), która przymyka przepustnicę (P).

[R. Routledge 1900: Discoveries & Inventions of the Nineteenth Century; 13^th edition, published 1900;

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Centrifugal_governor.png]

(16)

nieni poczuciem bezkarności są w stanie lub nawet mają ochotę czynić zło (krzywdzenie innych bez wyraźnej osobistej potrzeby życiowej). Cecha dawania pierwszeństwa odruchom zła jest zauważalna także w skłonnościach dzieci do psocenia przez ochocze łamanie bieżących zakazów i niszczenia przed- miotów. Pojawia się także i wśród dorosłych jako masowe wykazywanie skłonności do postępowa- nia nawet wbrew potrzebom własnym, ale ze szkodą dla innych⁽¹⁾, a także jako przeważająca cecha histerycznej głupoty wnioskowania i wiary w mądrość zbiorową, która z zasady jest „mądrością” demo- kratycznie wypośrodkowaną, lecz niezoptymalizowaną. Ta przewaga złych skłonności ludzkich (złych w sensie cywilizacyjnym, atawistycznych w sensie naturalnym) wywołuje oczywiście ujemne sprzęże- nia zwrotne (–) w postaci konieczności administracyjnego regulowania sfer życia na Ziemi przez roz- liczne akty prawne, wyznaczanie kar, wprowadzanie przepisów i ocen zagrożenia, barier i barierek fizycznych, zakazów i nakazów oraz utrzymywanie sił i służb porządkowych, wprowadzanie monitoringu postępowania i zachowania, fizyczne zabezpieczanie nieruchomości i dobytku, jak i zbrojne strzeżenie ustanawianych granic. Niezwalczane zło podlega eskalacji (+) we wszystkich aspektach jego zasięgu, co rozumiał i uwzględniał w swoich rządach „Rudy” Giuliani, burmistrz Nowego Jorku (1994–2001), któremu udało się tam zaprowadzić zdumiewająco skuteczny porządek obywatelski. Ale z biegiem czasu i przemijaniem pokoleń, wśród ludzi zaczyna się organizować sprzężenie zwrotne ujemne. Tu pojawiają się motywy społeczno-etyczne, oraz, w tle, nowa mądrość zbiorowa, wynikająca po części z powszechniejącej edukacji (rys. 6) powoli skłaniającej się ku dobru. Zwłaszcza, gdy poza granicami własnego obszaru dostrzegane są dobre modele społecznego uporządkowania i respektowania prawa w rodzaju: „W Niemczech to by nie przeszło”. Niuanse tych sprzężeń są zawarte w tabelach w dalszej części tekstu⁽²⁾.

Tu jest konieczne stwierdzenie, że naturalna Struktura Ziemi jako geośrodowiska i Ziemi – Świata Ludzi jako antropośrodowiska, to są dwa „byty” przeciwsobne, skonfliktowane ze względu na asyme- tryczność Natury. „Naturalności” zjawisk przyrody ożywionej, względem Człowieka, człowieczeństwa, zbiorowości ludzkiej i ludzkiej świadomości ze skłonnościami do nieustannego dociekania rzeczywi- stości⁽³⁾. Te dwa odrębne byty podlegają „własnym” sprzężeniom zwrotnym, ale także wzajemnym

(1) Oraz powszechne zaśmiecanie miejsc poza bezpośrednią kontrolą, czyli w krzewach w parku, lub za rowem przy szosie i ścieżce w górach. Sprzężenia zwrotne między dopuszczeniem zła, a rzeczywistością są dodatnie.

(2) Więcej na ten temat można znaleźć na stronach: https://slides.ourworldindata.org/edu_key_charts/part_5/accounta bility#/2, https://slides.ourworldindata.org/edu_key_charts/part_5/accountability#/7; ourworldindata.org/financing-education, ourworldindata.org/slides/Edu_Key_Charts/Menu/ToC.htmll; ourworldindata.org/corruption, https://slides.ourworldindata.

org/edu_key_charts/part_6/correlates#/title-slide, https://slides.ourworldindata.org/edu_key_charts/part_6/correlates#/6, ourworldindata.org/slides/Edu_Key_Charts/Menu/ToC.html; ourworldindata.org/global-rise-of-education, ourworldindata.org/

child-labor; ourworldindata.org/violence-against-children; ourworldindata.org/child-maltreatment-and-educational-outcome.

(3) Dobrym przykładem ludzkiego dociekania jest w nauce sprzężenie zdolności budowania hipotez roboczych, w celu doraźnego wytłumaczenia zaobserwowanego zjawiska, będącego anomalią w ludzkim otoczeniu, z potrzebą weryfikowania tych hipotez. Podejmowane bardziej wnikliwe badania i budowane nowe, doprecyzowujące hipotezy, prowadzą do opracowania teorii i ewentualnie ostatecznego wyjaśnienia danej anomalii. Na tym tle powstają w ośrodkach naukowych konflikty między „planowanymi badaniami naukowymi” i nadzorującą je administracją, a naukowcami, podążającymi bardziej za do- raźnymi, zaskakującymi wynikami badań, niż za algorytmami ustalonymi wcześniej.

Rys. 5. Plakietka ze Stanfordu; uhonorowanie eksperymentu prof. Zimbardo [https://en.wikipedia.org/wiki/Stanford_prison_experiment (CC BY 2.0);

File: Plaque Dedicated to the Location of the Stanford Prison Experiment.jpg; Created: 11 July 2014]

(17)

oddziaływaniom złożonych sprzężeń zwrotnych konfliktowych i inspiracyjnych, w których nieprzewidy- walnie może się ujawnić czynnik złych skłonności.

Niewątpliwie, z upływem czasu, zmieniają się rodzaje aktywności ludzkiej. Łatwość podróżo- wania oraz możliwości zdalnego przekazu informacji rozluźniają związki miejsc pracy z miejscami za- mieszkania. Większość produktów żywnościowych dostępnych „wszędzie” jest prefabrykowana, ludzie poświęcają coraz więcej czasu na naukę organizowaną na wielu poziomach szczegółowości i jakości.

Powstają nowe specjalności zawodowe, nowe przemysły i nowe podziały zajęć. W podziale dochodów na pierwszym miejscu na świecie w większości, jeśli nie we wszystkich państwach, są usługi, potem produkcja przemysłowa, a „żywiące” wszystkich rolnictwo pozostaje na końcu, na trzecim miejscu pod względem liczby zatrudnionych i wysokości generowanego PKB. Coraz mniej czasu ludzie poświęcają na podstawowe powinności rozwoju, zwiększając działalność nieprodukcyjną i nie usługową: uprawia- ją sport, rekreację oraz spędzają wiele czasu na nieproduktywnych rozmowach towarzyskich i spotka- niach grupowych, oraz garną się do wyniszczających używek.

Wypieranie ludzkiej powinności rozwoju jest proporcjonalne do stopnia zamożności i wykształ- cenia, szczególnie w sferze kultury eurogenicznej, a przejawia się na przykład w drastycznych różnicach przyrostu naturalnego w krajach Europy i Afryki (rys. 7). Tu wypadałoby dostrzec analogie między sta- nem dzisiejszych cywilizacji, a upadkami dawnych, wybitnych cywilizacji, których „krzywe” przebiegu w czasie między powstaniem, optimum rozwoju, a przyśpieszonym upadaniem nie trwały dłużej niż kilkaset lat.

Istotnym elementem w rozważaniach o świecie ludzi jest uwzględnianie różnicy między pojedynczym człowiekiem, a ludzką zbiorowością. „Akcja nauczycielek” z Polski, Anglii, Austrii i Czech, w ramach projektu „Nauczycielki zmieniają świat”, ujęta w tekst: Globalna układanka, czyli jak definio- wać globalne problemy, rozumieć je i zajmować się nimi⁽¹⁾ dotyczy w szerokim rozumieniu problemów

Rys. 6. Szkoła podstawowa według danych z roku 2016; powszechność edukacji na świecie staje się oczywista;

wg Nasz Świat w Liczbach Max Roser, dostęp 2018

(18)

świata i zainspirowania się ich oglądem, definiowaniem, a potem rozwiązywaniem drogą edukacji zbiorowej. Co można przyjąć jako słuszną ideę, ale z zastrzeżeniami, że próby zbiorowego edukowania ludzi już wyedukowanych mogą odnosić skutki niespójne z zamierzonymi, czego ludzkość doświadcza na wszystkich forach gromadzących antagonistów.

Udane natomiast są inwencje indywidualnego geniuszu ludzkiego. Ujawniają się czytelnie w rozwoju cywilizacji technologicznych. Arbitralnie można tu wymienić kontrolowanie ognia, wykorzystanie łupanego kamienia, wynalazki łuku, koła garncarskiego i jezdnego, broni palnej i dynamitu, wodnego koła młyńskiego i wiatraka, sztuki wytapiania metali, użyteczności pary wodnej (rys. 8), napędu spali- nowego oraz „samobieżności” pojazdów, statków i samolotów, kontrolowania elektryczności, wyzwalania energii atomowej, elektroniki i maszyn elektronicznych, atomistyki, penetrowania przestrzeni pozaziemskiej, a wreszcie łączności satelitarnej na Ziemi. Wszystkie te i wiele innych inwencji jest powodem i warunkiem zdobywania ludzkiej przewagi nad światem przyrody. Ale zdobywanie przewagi w postaci poprawy pozycji ludzkiej we własnym otoczeniu jest zarazem ograniczaniem „naturalności”

przyrodniczej na świecie.

Istota samoczynnych regulatorów obrotów, prędkości, napełnienia czegoś, redukowania pracy polega na samoczynnym ograniczaniu dopływu czynnika napędowego lub ograniczaniu siły od- działywania za pomocą prostych zabiegów technicznych, jak na przykład zmian ustawienia łopatek:

wirnika, śmigła, skrzydeł wiatraka, czy reorientacji osi obrotu lub dyszy odrzutowej w miarę inten- syfikowania działań urządzenia. Regulatory samoczynne były stosowane w silnikach parowych, jako autoregulatory odśrodkowe (ang. governor) w wiatrakach – ze skrzydełkiem lub z dodatkowym, mniejszym wiatrakiem ustawionym poprzecznie do osi obrotów głównego wiatraka. Im większa była częstość obrotów, tym silniejsze było ograniczanie napędu przez własne autoregulatory. Na- dal są powszechnie stosowane sprzężenia zwrotne mechaniczne, mechaniczno-hydrauliczne, elektryczne w serwerach, siłownikach wspomagających ruchy steru, zwrotnic kół w pojazdach samo- chodowych, lub zabezpieczeniach przepełnienia zbiorników. Kierowca pojazdu, czy sternik okrętu może, bez wspomagania, sam poruszać kołem czy sterem, jednak powolniej i ze znacznym wysiłkiem

Rys. 7. Dzietność kobiet spośród wybranych 12 społeczności jest wyraźnie niska, co na tle światowej wartości jest niepokojące, a na tle afrykańskiej groźne [Według Max Roser 2018: Our World in Data, na podstawie danych ONZ]

(19)

fizycznym. Zatem człowiek wykorzystuje istotę autoregulacji do zmniejszania własnego wysiłku i straty czasu.

W sensie ogólnym odpowiednikami autoregulatorów, czyli regulatorów działania urządzeń i sys- temów technicznych, są w odniesieniu do ludzi i społeczeństw wymagania zwyczajowe i prawne, re- gulaminy i zasady postępowania we wzajemnych stosunkach ludzkich i w stosunkach ludzi z przyrodą.

W nowszych urządzeniach technicznych, których intensywność działania trzeba poddawać samoczyn- nej kontroli mocy, są stosowane regulatory elektromechaniczne i elektryczne, a w bardziej złożonych systemach regulatory elektroniczne. Ich odpowiednikami w stosunkach społecznych będą skojarzone urządzenia TI i AI to jest automatycznej technologii informacji i sztucznej inteligencji. We wszystkich – technicznych i społecznych regulatorach – jest jednak wykorzystywana zasada ujemnego oddziaływa- nia efektu na przyczynę. W radiotechnice i w telefonii stosowane są ograniczenia mocy przekazywa- nych sygnałów przez sprowadzanie ich do poziomu ustalonego dla głośnika, megafonu lub słuchawki, niezależnie od mocy sygnału wejściowego – z anteny odbiorczej lub z przekaźnika. I z tego powodu, gdy się nadmiernie głośno mówi do mikrofonu, to aktywuje się system automatycznej kontroli wzmocnienia i do słuchaczy dochodzi sygnał akustyczny stonowany. Nie warto więc krzyczeć do mikrofonu w smartfonie, bo tam działa sprzężenie zwrotne ujemne. Im mocniejszy jest sygnał wejściowy (z mikrofonu), tym większe jest jego tłumienie w drodze do słuchawki odbiorcy⁽¹⁾. W stosunkach społecznych rolę taką pełnią, lub powinny pełnić, służby bezpieczeństwa i porządkowe⁽²⁾.

(1) Obecnie sprzężenia zwrotne dodatnie zdarzają się samoistnie w zradiofonizowanej sali, gdy dźwięki z głośników dostające się do mikrofonu są przesyłane do wzmacniacza, a z niego z powrotem do głośników. Następuje zapętlenie obie- gu sygnałów wzmacnianych aż do wygenerowania niekontrolowanych pisków. Cały układ trzeba wyłączać dla przerwania akustycznej pętli, a potem tak regulować wzmocnienia, żeby próg czułości mikrofonu przyjmował sygnały od użytkownika mówiącego do mikrofonu, a nie reagował na dźwięki dochodzące z sali. Zatem należy trzymać mikrofon blisko ust.

(2) Dobrym przykładem braku poczucia dotychczasowej asymetrii sprzężenia w stosunkach międzynarodowych było wprowadzenie (w roku 2018) ceł na niektóre wyroby sprowadzane z tych państw, które stosowały od dawna cła wobec państwa wprowadzającego (por. rys. 9).

Rys. 8. Maszyna parowa Wielkich Prędkości z XIX w.;

[http://vintagemachinery.org/mfgindex/imagedetail.aspx?id=279]; na tle koła zamachowego jest widoczny odśrodkowy kontroler obrotów [Obraz z Porter-Allen high-speed engine

(New Catechism of the Steam Engine, 1904).jpg; Uploaded: 23 June 2009;

Andy Dingley (scanner) – Scan from Hawkins (b.1833), Nehemiah (1904 edition of 1897 book) (https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7106954Public Domainview terms)]

(20)

Typowe, proste sprzężenie zwrotne dodatnie było stosowane w początkowej radiotechnice (do lat pięćdziesiątych XX wieku). W prymitywnych odbiornikach z prostymi wzmacniaczami lampowy- mi sygnałów radiowych z modulacją amplitudy stosowano zasadę sprzężenia zwrotnego dodatniego.

Część energii zdemodulowanego sygnału, ze wzmacniacza sygnałów antenowych, odprowadzano w postaci refleksu z powrotem do wejścia antenowego i poddawano go wzmocnieniu łącznie z sy- gnałem, otrzymywanym bezpośrednio z anteny. Ten typ sprzężenia można określić współcześnie jako zwiększające wirtualną czułość odbiornika radiowego. Łączność sprzężenia następuje w stałym czasie i trwa przez określony czas zgodnie z elektronicznym zestrojeniem wyjścia – wejścia. W przełożeniu na stosunki Ludzi z Przyrodą oraz ludzi (jako społeczeństwa) z ludźmi (jako zbiorem indywidualnych osób) też następuje wzmacnianie sygnałów idących „od wyjścia”, czyli od społeczeństwa obdarzanego z góry wzmocnieniem ekonomicznym, finansowym, czy przywilejem. Przy czym tu działa przetwarzanie sy- gnału inne niż w elektronice. Zwiększanie dostępu do dóbr naturalnych, dóbr wspólnych czy do osią- gnięć technologicznych powoduje z czasem wzmocnienie „odbiornika”, czyli odbiorcy indywidualnego, grupy lub instytucji. Ale z czasem wywołuje efekt wzmocnienia zapotrzebowania na dalsze, bardziej intensywne zasilanie „wsteczne” – czyli efekt roszczeniowy występujący przy niewłaściwie rozumianej demokracji, działalności charytatywnej lub podczas akcji promocyjnej nowych usług czy towarów. Po prostu, następuje przekształcenie sprzężenia zwrotnego beneficjent – benefaktor, w sprzężenie paso- żyt–żywiciel, w miejsce spodziewanej symbiozy. Współcześnie ludzkość, w znacznym stopniu, korzy- sta w sposób niesymetryczny z osiągnięć technologicznych w zakresie elektroniki, telekomunikacji,

Rys. 9. Sytuacja celna świata według WTO; barwy oznaczają wysokości ceł w %; dane z roku 2016;

we wcięciu (A) Cła amerykańskie w latach 1821–2016; [James 4 – Own work;

https://www.usitc.gov/documents/dataweb/ave_table_1891_2016.pdf, https://fraser.stlouisfed.org/title/237, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=59321865

https://www.wto.org/english/res_e/statis_e/statis_bis_e.htm;

https://www.wto.org/english/res_e/booksp_e/anrep18_e.pdf;

https://www.wto.org/english/res_e/publications_e/anrep18_e.htm;

https://www.wto.org/english/res_e/statis_e/statis_bis_e.htm;

https://www.wto.org/english/res_e/statis_e/statis_bis_e.htm? solution=WTO&path=/Dashboards/MAPS&file=Tariff.wc df&bookmarkState={%22impl%22:%22client%22,%22params%22:{%22langParam%22:%22en%22}}]

(21)

informatyki oraz postępów medycyny, chirurgii, bezpieczeństwa i wielu innych nieuświadomionych udogodnień życia z jednego kraju, bez faktycznego odwzajemniania się w poczuciu dobrego obyczaju w sprawiedliwości ekonomicznej.

Refleksyjne sprzężenia w prymitywnych radiach (stąd ich ówczesna ogólna nazwa „odbiorniki refleksyjneˮ). Możliwy był wtedy na przykład odbiór z każdego miejsca na świecie bardzo słabych sygnałów radiowych nadawanych na falach krótkich, w powszechnym kiedyś ruchu radioamatorów wysyłających swoje akcesy z jednolampowych nadajników o małej, zaledwie kilkuwatowej mocy.

Gdy sygnał refleksyjny wewnątrz odbiornika radiowego miał zbyt dużą moc, to następowało przeste- rowanie układu sprzężeń wyjście–wejście i system odbiorczy radia zamieniał się refleksyjnie w oscyla- tor – generator sygnałów ulatujących z anteny w przestrzeń i chwytanych przez anteny innych odbior- ników w postaci charakterystycznych pisków. Cofnięcie przesterowania sygnału zwrotnego można było osiągnąć ręcznie, za pomocą specjalnego pokrętła redukującego „wzmocnienia” odbieranego sygnału niemal do zera, potem stopniowo zwiększanego, ale tylko do bezpiecznego poziomu poniżej progu przesterowania systemu.

Znowu, wracając przez analogię do systemów międzyludzkich i otoczenia przyrodniczego, można tu posłużyć się przykładem wziętym ze stosunków międzynarodowych (rys. 9 i 9A). Nowo urzędujący prezydent mocarstwa, wiodącego w licznych inwencjach technologicznych wdrażanych skutecznie do światowej gospodarki, podjął kilka kroków ochronnych własnej gospodarki przez „cofnięcie sygnału” – wprowadzenie ceł na stal i aluminium (produkty sprowadzane z zagranicy, z podkreśleniem umiarko- wanych, to znaczy ogólnie niższych od ceł, którymi są obejmowane na świecie produkty eksportowa- ne). Spotkało się to z ogólnie nieprzychylną reakcją zagranicznych partnerów handlowych „mocarstw”

w zakresie ropy naftowej i gazu, stali, oraz komunikacji i transportu.

W gospodarce sprzężenia zwrotne, jako elementy bilansu między podażą a popytem, są sła- biej odczuwalne niż w mechanice. Są bowiem obciążone czynnikiem inercji zarządzania, opóźnieniem reakcji producenckiej i transportowej oraz mechanizmem ustalania cen. Zwiększenie eksploatacji su- rowców powoduje na rynku zmniejszenie popytu i konsekwentnie spadek cen. Spadek cen surow- ców powoduje rozwijanie inwestycji wykorzystujących te surowce, co powoduje dalszy spadek cen i konieczność zwiększania dostaw, do czego potrzebny jest rozwój infrastruktury, której amortyzacja (czyli zwiększanie podaży) może spowodować przekroczenie chłonności rynku. Na tym tle powsta- ją innowacje korzystne dla środowiska, prowadzące do zmniejszenia surowcochłonności, zwiększe- nia efektywności produkcji i obniżki wszelkich kosztów, co w sprzężeniu zwrotnym może się kończyć zmniejszeniem pracochłonności i redukcjami zatrudnienia, aż do likwidacji zakładów nierentownych.

Tu otwiera się pole do włączenia oddziaływań nienaturalnych, czyli dotacji, wsparcia prawnego oraz regulacji lub przesterowania rynku.

W abiotycznej przyrodzie, poza zasięgiem wpływów ludzkich, sprzężenia zwrotne powodują na- pędzanie zjawisk meteorologicznych zmienności i związanych z nimi wielu innych procesów, jak na przykład: denudacji, wietrzenia, mineralizacji czy zmian zasolenia wód morskich i ewaporacji. Sprzęże- nia zwrotne dodatnie mogą spowodować w tych warunkach katastrofalny, według ludzkiego pojmo- wania rzeczywistości, przebieg wielu zjawisk (przyrodnicze katastrofy), albo stać się drogą prowadzącą do formowania się złóż surowców skalnych, mineralnych i energetycznych oraz skał osadowych w tym samym czasie i w tych samych warunkach inicjalnych, ale w różnych konfiguracjach oddziaływań róż- nych czynników. Takimi czynnikami są zmienności zjawisk termicznych w atmosferze i oceanach, po- wodujących zmienne przebiegi prądów oceanicznych i opadów w czasie i w przestrzeni geologicznej.

Procesy magmowe i zjawiska wulkaniczne oraz „impakty” meteorytów są dodatkowymi czynnikami wpływającymi na efekty kształtowania się warunków geologicznych Ziemi. Także wiele cyklicznych zjawisk przyrodniczych o wysokiej częstotliwości, więc o krótkotrwałym przebiegu pętli powtarzalności, jest manifestacją działania sprzężeń zwrotnych. Działania syfonów wstrzymujących i uruchamiających przepływy, jak gejzery, czy pulsacyjne przepływy wody w podziemnych korytarzach zostały skopiowane przez ludzi w urządzeniach nawadniających, czy odcinających poszczególne elementy systemów kana- lizacji domowej od wyziewów z sieci ściekowej.

(22)

Katastrofa „naturalna” w układzie sprzężeń zwrotnych dodatnich powoduje przerwę i zanik lub silne ograniczenie jakichkolwiek oddziaływań. Staje się więc krótkotrwałym elementem sprzężenia zwrotnego ujemnego. Z biegiem czasu jednak procesy przemian w stanach ustalonych po katastrofie powodują kolejne różnicowanie stanów równowagi i tworzenie nowych sprzężeń zwrotnych. Analo- gicznie w społeczeństwach ludzkich katastrofy antropogeniczne wywołują stany ujemnych sprzężeń zwrotnych, jakimi są powojenne pacyfizmy oraz zmiany przepisów i postępowania po katastrofach naturalnych. Procesy brzegowe (Bałtyku) są geologicznym ciągiem zdarzeń po katastrofach naturalnych, jakimi były plejstoceńskie zlodowacenia wielkich połaci północnej półkuli, a kolejnymi w sprzężeniu zwrotnym wielkie ocieplenia i recesje lodowców odsłaniających olbrzymie zwały zwietrzelin w postaci rumoszu skalnego, glin zwałowych, mułków, iłów i rozległych pokryw piaszczystych. Na całej odsłania- nej powierzchni rozwijała się dynamicznie erozyjna sieć odpływu wód polodowcowych i opadowych, spływających do lokalnych i regionalnych obniżeń terenu, pozostałych po bryłach martwego lodu.

Pozostawiane przez wody, na odsłanianej powierzchni terenu, produkty erozji i spłukiwania osadów łatwo poddawały się spływom błotnym, transportowi eolicznemu i wodnej redepozycji. Część obniżeń ulegała zasypywaniu, część porastała wkraczającą roślinnością. W obrębie młodej sieci drenażu wiatry powodowane przez konwekcję atmosferyczną kształtowały samoistnie swoje lokalne pola wydmowe i regionalne pokrywy lessowe. Z kolei polodowcowa izostazja powodowała regionalną zmianę rozmieszczenia wzniesień terenu i depresji. Opady atmosferyczne i rzeki powodowały zapełnienie nowych depresji wodami, a wiatry wywoływały falowanie i prądy przybrzeżne aktywizując w ten sposób abrazję morską brzegów i kształtowanie mierzei. Poszczególne etapy aktywności: erozyjnej, depozy- cyjnej oraz morfotwórczej odzyskanego terenu po zlodowaceniach zazębiały się w czasie, oddziały- wając wzajemnie, jako sprzężenia zwrotne ujemne i dodatnie, powodujące lokalnie zmienne trendy i silne przemieszczenia linii brzegowej nowotworzonego morza, które z czasem stało się połączonym z oceanem światowym Morzem Bałtyckim. Cały zespół tych procesów był skoncentrowany w czasie zaledwie 10–12 tysięcy lat, czyli w sensie geologicznym w holocenie. Holoceńska, a ściślej późnoholo- ceńska, historia wybrzeża Bałtyku i ujść rzecznych została utrwalona w osadach i zjawiskach geomor- fologicznych, obecnie dających się skutecznie analizować na podstawie numerycznego modelu terenu uzyskiwanego z danych lidarowych. Na ilustracjach (rys. 10) oraz w dalszej części tekstu są przedsta- wione elementy rozwijającej się i przekształcanej linii brzegowej Bałtyku, półwyspów i mierzei oraz lagun od estuariowego ujścia Odry, po wieloczłonową deltę Wisły. Sprzężenia zwrotne naturalne oraz antropogeniczne w kształtowaniu i rozwoju terenu w strefie oddziaływania Bałtyku są w tym obszarze względnie łatwo rozróżnialne. W historii holoceńskiej wybrzeże Bałtyku jest od początku kształtowane pośpiesznie, ale w sposób naturalny.

Człowiek jest jednak w stanie wykorzystywać swą wiedzę i technologiczne możliwości do kształ- towania przebiegu wielu innych zjawisk nieantropogenicznych, przeciwdziałać katastrofom, osłabiając ich przebieg, neutralizować ich skutki lub tworzyć nowe wydarzenia przyrodnicze. Ludzkie wpływy zaczęły się uwidaczniać jako istotne ingerencje dopiero po wprowadzeniu nowoczesnych maszyn, umożliwiających przyśpieszenie i modyfikację sieci drenażu, użytkowania fragmentów wybrzeża czy jego ochrony i wzmacniania.

Innym przykładem jest charakterystyczny od wielu lat brak deszczu podczas ważnych defilad uzyskiwany za pomocą rozpylania w powietrzu aerozoli w odległości kilkudziesięciu do 100 km wokół miejsca zaplanowanego wydarzenia. Ten zabieg likwiduje chmury przez wyzwolenie deszczu w dale- kiej okolicy, pozostawiając miejsce wydarzenia publicznego suche i słoneczne. Rozpylane z samolotów aerozole to przeważnie pyłki jodku srebra zmieszane z mgiełką ciekłego azotu i „suchego lodu”, czyli pyłu zmrożonego dwutlenku węgla.

W efekcie rozpylania aerozoli większość wilgoci w atmosferze w postaci chmur drobnych czą- steczek wody i lodu podlega dalszej koncentracji, aż do wymiarów kropli deszczu poddających się grawitacji i opadającego niezwłocznie na powierzchnię terenu, z dala od chronionego przed opadami miejsca zgromadzenia tłumów. Podobnie są podejmowane próby rozpraszania mgieł i ograniczania szkodliwych precypitacji wokół lotnisk. Otwierają się w tym procederze wielkie możliwości ochrony

(23)

obszarów aglomeracji miejskich, a także zwiększenia opadów w zimowych resortach sportowych. Moż- liwe też stają się zabiegi ograniczania skutków suszy w obszarach kosztownych upraw⁽¹⁾. W naturalnej rzeczywistości, to jest w strukturze człowiek/ziemia, wszystkie zjawiska są w przebiegu czasu powią- zane ze sobą oboma systemami sprzężeń zwrotnych (dodatnich i ujemnych) na różnych poziomach

(1) http://eagri.org/eagri50/AGRO101/lec25.pdf; ttps://qz.com/138141/china-creates-55-billion-tons-of-artificial-ra- in-a-year-and-it-plans-to-quintuple-that/https://www.sasta.co.za/wp-content/uploads/Proceedings/1940s/1949 _King_Arti- ficial%20 Stimulation%20Of%20Precipitation.pdf; http://www.dailymail.co.uk/news/article-3071598/Putin-spends -5m-clo- ud-dispersing-chemicals-sprayed-jets-ensure-good-weather-V-Day-Parade.html; https://library.wmo.int/pmb_ged/wmo_24.

pdf; https://www.bba.aero/special-mission/solutions/weather-monitoring-control/?gclid=EAIaIQobChMIlM7g7daD3A- IVyRobCh08MwvDEAAYASAAEgLlafD_BwE.

Rys. 10. Fragment mapy Mierzei Wiślanej w lidarowym NMT (dane z CODGIK 2018);

skala braw do 11 m npm w cięciu 0,5 m, powyżej 1 m; 1–6 strefy wydm, 1 – plaża i nadbrzeżny pas wydmowy, 2 – wydmy niskie, 5–10 m npm z niszami deflacyjnymi, 3 – wał wydmowy sięgający >25 m npm trzon Mierzei,

utworzony podczas anomalnej zmiany dostawy materiału wskutek krótkotrwałego obniżenia poziomu morza i odsłonięcia przybrzeżnych połaci piaszczystego dna; 4 – wydmy niskie, 5–10 m npm z niszami deflacyjnymi, starsza część wydm generacji wydm niskich (2); 5 – piaski przewiane starszych utworów brzegowej strefy Mierzei

w przedziale wysokości 2–4 m npm, 6 – wydmy strefy brzegowej Zalewu Wiślanego, tu w rejonie Delty Wisły.

Długość (W-E) wycinka Mierzei około 3 km

(24)

energetycznych fluktuacji oddziaływań. Fluktuacje wynikają z różnych inercji oddziaływań wzajemnych, co przekłada się na zróżnicowanie częstotliwości zjawisk, wynikające z kolei ze zróżnicowanej cykliczności przebiegu i wzajemnego oddziaływania różnych procesów. We wszystkich sprzężeniach zwrotnych przyczyna i skutek są oddzielone upływem czasu, zależnym właśnie od inercji procesów sprzęgających. W obrębie zjawisk geologicznych produkty wietrzenia powodują ochronę wietrzejącego wnętrza⁽¹⁾, pokrywy zwietrzelinowe chronią masyw skalny przez dalszym wietrzeniem klimatycznym – eksfoliacją, zamrozem i korazją, pokrywy lodowe chronią wody otwarte przed parowaniem, zmianami temperatury oraz zanieczyszczaniem.

Dlatego stan kompletnej entropii w ludzkim rozumieniu nie zostanie nigdy osiągnięty, bo wcze- śniej, z powodu tej dążności do entropii, będzie ulegać zmianie także rzeczywistość, w której by ta entropia miała nastąpić. Poznawanie i badanie rzeczywistości jest jednak konieczne teraz, gdy jest ona daleka od uporządkowania, zrównoważenia i zastoju, gdyż jest zarazem rzeczywistością niezbywalną naszego bytu. Z praw fizycznych, a szczególnie z drugiej zasady termodynamiki S. Carnota, wynika ogólna dążność potencjałów świata do entropii i całkowitego neutralizowania wszelkich przejawów energetycznych. Natomiast z geologii historycznej wynika rzeczywista ciągła dążność do różnorodności ziemskiego świata w biegu czasu. Efektem jest niepowtarzalność okoliczności, stanów, zdarzeń i sytu- acji geologicznych. Przyczyna tej dychotomii dążności może wynikać ze skokowego rozwoju przekształ- ceń energetycznych, powodowanego zróżnicowaniem inercji w poszczególnych pętlach naturalnych procesów (rys. 11), vide „denudacja” oraz inne czynniki geologiczne omawiane w dalszej części tego opracowania.

(1) http://forumaluminium.pl/pl/forum/9/topic=41.

Rys. 11. Sprzężone wypiętrzanie z towarzyszącymi osuwiskami i obrywami, osypiskami i z abrazją oceaniczną;

achroniczność tych procesów umożliwia rybakom zakładanie wiosek na chwilowych tarasach nadplażowych; okolice San-Clemente, Ekwador;

koluwia i stożki nasypowo-napływowe łagodzą niszczące oddziaływanie fal oceanicznych i prądów przybrzeżnych na masywy Andów; foto S.O. 1994

(25)

Rodzaje naturalnych sprzężeń zwrotnych ze wspomaganiem ludzkim

Jeśli porównać przyrodę z pojazdem w strumieniu czasu, to człowiek spełnia w nim rolę pasażera niepojmującego istoty napędu ani celu podróży, ale usiłującego wpływać na tor jazdy.

W stanie ustalonym przebiegu zjawisk naturalnych i antropogenicznych występują anomalie spowodowane pojawieniem się nowego czynnika zaburzającego lub przekroczeniem bariery wytrzy- małości. Wówczas zaczyna się przyśpieszone dążenie do równoważenia, czyli gwałtowny przebieg dotychczas zrównoważonych procesów. Formalnie sprzężenia zwrotne można roboczo, na użytek tego opracowania, przyporządkować do pięciu grup sprzężeń:

– mechanicznych,

– mechaniczno-elektrycznych,

– elektronicznych (radiotechnicznych, telewizyjnych, telefonicznych i informatycznych), – społecznych,

– naturalnych (przyrodniczych).

Cztery pierwsze są związane z rozwojem cywilizacji ludzkiej, częściowo „policzalne”, a zatem pod- dające się prognozom. Trzy z nich są bezpośrednim efektem postępu i konieczności kontrolowania rozwijanych technik i technologii⁽¹⁾. Są znane, stosowane intencjonalnie, zarządzane, proste z reguły i funkcjonalne. Nie będą bliżej omawiane, jako oczywiste tematy spoza domeny zjawisk naturalnych i społecznych.

Grupa czwarta obejmuje głównie antropogeniczne sprzężenia zwrotne, trudno przewidywalne, bo pojawiające się w obrębie stosunków międzyludzkich i w postępowaniu poszczególnych ludzi, grup społecznych, narodów, państw, całej ludzkości, jako uboczne skutki rozwoju cywilizacji we wszelkich jej przejawach⁽²⁾. W tej domenie w miarę postępu cywilizacji eurogennej (automatyka, silniki, komunika- cja oraz specyficzna ekoetyka odśrodkowa) występują, wbrew założeniom cywilizacyjnym, narastające konflikty śród- i międzyludzkie oraz międzynarodowe, zróżnicowania gospodarcze i etniczno-mental- nościowe. Formalnie łagodzone, ujawniają się w sytuacjach konfliktowych. Skłonności do preferowania i wyzwalania zła przy negocjacjach i próbach łagodzenia napięć są ciągle powszechne w wewnętrznych dyskusjach przygotowawczych do rozstrzygania sporów.

Cechą typową, a zupełnie nieprzyrodniczą ludzkiej egzystencji jest zdolność do irracjonalnej afektacji, prowadzącej nawet do bezprzedmiotowego samozniszczenia (znakomicie ukazanego w filmie

(1) Były stosowane jako niezależne od obciążenia urządzeń: 1) klasyczne odśrodkowe regulatory prędkości stacjonar- nych silników parowych; 2) odśrodkowe przyśpieszacze zapłonu w silnikach spalinowych; 3) wzmacniacze sygnałów antenowych w prostych odbiornikach radiowych oraz ograniczniki sygnałów akustycznych w nowoczesnych odbiornikach radiowych i mobilnych telefonach, a także jako eliminatory szumów.

(2) Przemysł i maszyny są konieczne do zaspakajania bytowych potrzeb ludzi, służąc do produkcji obiektów trwa- łych i nietrwałych, są powodem tworzenia nowych miejsc pracy. Ale bywają uciążliwe, przeszkadzają optycznie, akustycznie i zapachowo pobliskim mieszkańcom, ograniczają wolną przestrzeń, zużywają energię i surowce oraz wytwarzają odpady.

W efekcie każdy obiekt przemysłowy i zespoły obiektów otaczane są dodatkowymi obiektami infrastruktury umożliwiającymi łatwiejsze i bardziej wydajne i mniej szkodliwe funkcjonowanie przemysłu, o coraz większym wpływie na własne otoczenie.

Kilkoma z ubocznych sprzężeń zwrotnych przemysłu są wymagania społeczne, a z czasem i prawne, powodujące dalsze uciąż- liwości społeczne. Wymóg stosowania alternatywnych źródeł energii powoduje obniżanie wydajności, ograniczanie trwało- ści i (wbrew oryginalnym intencjom społecznym) szkody środowiskowe z powodu wymuszonego pozyskiwania materiałów palnych oraz produkowania energii elektrycznej z chimerycznych generatorów, obniżających jakość przemiennego prądu elektrycznego w sieciach energetycznych z powodu trudności synchronizacji częstotliwości i fazowego redukowania prądowo- napięciowej [cos φ] efektywności energetycznej.