Биомеханика и синергетика — страница 2

элементами биомеханической системы позволяет перераспределить энергию по степеням свободы. Как и в синергетике, в биомеханике сложная система приобретает свойства когерентных структур, отсутствующие у составляющих ее элементов (системные свойства, согласно [6]). Так, в частности, в костно-мышечной системе человека, представляющей собой активную среду с распределенными запасами энергии, возникают автоволны биомеханических

цепей. Параметры порядка волнообразных движений определяются упругостью мышц, связок и силой тяжести, биомеханика становится волновой [1]. Классическая механика с ее детерминированным подходом рассматривает движение в его развитии во времени и в пространстве. Двигательное действие разбивается на составные элементы, фазы. Начальные условия однозначно определяют траекторию (конфигура цию) и конечное состояние. Однако явление

хаоса в нелинейных динамических системах во многих случаях приводит к "забыванию" начальных условий, и результат перестает зависеть от них. Вместе с тем двигательное действие можно рассматривать не расчленяя на отдельные фазы, а как целостную когерентную структуру, где все события взаимосвязаны. Такая точка зрения характерна для квантовой механики, в которой справедлив вероятностный подход: сразу рассматри ваются все

возможные траектории, с определенной степенью вероятности соединяются начальная и конечная точки. В этом случае происходит предвидение результата, когда двигательное действие определяется как настоящим, так и будущим (опережающее будущее). Для биомеханики могут быть важны оба подхода. Эволюцию биомеханических систем можно исследовать с помощью теории катастроф [2, 5], предсказания которой полностью подтверждаются

экспериментально, в частности в теории хлопков упругих конструкций и в теории опрокидывания кораблей [11]. Cуществование критических значений внешней нагрузки или разрушение той или иной внутренней связи приводит к бифуркационной перестройке и потере устойчивости. Изучаемые процессы устойчивости анализируются на основе энергетического принципа равновесия при помощи управляющих и внутренних параметров. Если в

потенциальной яме первоначально небольшое отклонение от равновесия в дальнейшем затухает (аттрактор - устойчивый фокус на фазовой плоскости), то на вершине потенциала ситуация явно неустойчивая: малые отклонения увеличиваются, процесс развивается лавинообразно (катастрофа). Метастабильные неустойчивые состояния характеризуются тем, что к неустойчивости приводят лишь достаточно большие отклонения: плато или небольшая ямка