Субстратный подход

Субстрат - это общая материальная основа явлений, которая представляет собой совокупность относительно простых, качественно элементарных материальных образований, взаимодействие которых обусловливает свойства рассматриваемой системы или процесса.

Субстратный подход ориентирует исследователя на изучение системы в аспекте ее субстратных характеристик, на выявление со­ставных частей системы и их связей друг с другом с точки зрения об­мена веществом, энергией и информацией.

Всякий конкретный субстрат выражает качественную недели­мость некоторых материальных объектов и систем по отношению к определенным формам движения материи. Так, субстратом всех из­вестных физических процессов выступают элементарные частицы и поля, фундаментальные взаимодействия которых (гравитационные, электромагнитные, слабые и сильные) обусловливают физические формы движения. Субстратом химических реакций являются атомы, остающиеся устойчивыми при образовании и превращении различ­ных веществ. Субстратом биологических процессов в живых орга­низмах служат молекулы нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) и белко­вых веществ, выступающие в качестве элементарных «единиц» жиз­ни. Субстратом социальных форм движения является человек, целе­направленная деятельность которого лежит в основе всех социальных изменений.

Теоретическое познание субстрата различных конкретных про­цессов означает раскрытие их структуры, законов структурных отно­шений, определение тех материальных объектов, взаимодействие ко­торых определяет свойства исследуемых явлений. Результаты позна­ния элементарно-субстратных взаимодействий в области физики, хи­мии и биологии становятся основанием разработки технологических теорий. Основная фаза закладки технологической теории - это выде­ление и фиксация элементарного технологического взаимодействия фрагмента технического объекта («инструмента») и субстратных форм вещества, энергии и информации.

Каждая технологическая наука выбирает фрагмент своего эле­ментарного взаимодействия, например, взаимодействие лазерного луча (квантов света) определенной плотности с элементом непрозрачного тела (доли миллиметра). В зависимости от плотности излучения устанавливаются закономерности качественных и количественных изменений предмета преобразований, которые отражают процессы нагрева, плавления, испарения, взрыва и плазмирования. Соответст­венно возникают основы при разработке конкретных технологиче­ских методов (например, термообработки, сварки, химико­термической обработки, плазменной и др. видов технологии).

Особенно наглядно элементарно-субстратные технологические взаимодействия проявляются в геотехнологии, которая решает задачи создания управляемого воздействия рабочих агентов на добычное по­ле, извлечения полезных компонентов из руд непосредственно в не­драх Земли и выдача продукта на поверхность преимущественно че­рез скважины. Главная идея геотехнологии - создать рациональные обратимые геологические (физико-химические) процессы, реализуе­мые через основной принцип - макротел полезных ископаемых на микроуровень (дисперсные состояния, ионы, молекулы, атомы), обес­печивающий им подвижное состояние в форме раствора, расплава, пара, газа и гидросмеси. В качестве инструмента воздействия на руд­ное тело используют механические (высоконапорная вода, сжатый воздух, вибрация, ультразвук и др.), физические (нагретая вода, элек­троток, высокочастотные электромагнитные поля и др.), химические (кислоты, щелочи, органические окислители, катализаторы и др.), биологические (бактериальное воздействие) рабочие агенты.

Субстратный подход помогает, например, разобраться и в сути биотехнологии, которая ныне сводится к микробиотехнологии, гдe в технологических взаимодействиях участвуют бактерии, дрожжи, нит­чатые грибы, простейшие, водоросли и др. А где же основная биотех­нология аграрного производства, основанная на культурных растени­ях и домашних животных? Начало непрерывного круговорота био­субстрата дают продуценты - растительныe организмы, извлекающие неорганические вещества и энергию из среды процессами фотосинте­за и его «элементарными» взаимодействиями. Продолжают кругово­рот биосубстрата консументы - животные системы, обеспечивающие биосинтез, а завершают его peдyцeнты - разрушители органических и неорганических продуктов (микроорганизмы). Как видно, микробиоло­гия ни растительную, ни животную биотехнологию принципиально подменить не может, более того, она без них и не существует.

Таким образом, эти примеры показывают, что субстратный под­ход не должен ограничиваться качественно элементарными материальными образованиями, а выходить на уровни структурных, функ­циональных и системных подходов.