Электронная библиотека » Вардан Торосян » » онлайн чтение - страница 8


  • Текст добавлен: 1 ноября 2015, 02:00


Автор книги: Вардан Торосян


Жанр: Педагогика, Наука и Образование


Возрастные ограничения: +16

сообщить о неприемлемом содержимом

Текущая страница: 8 (всего у книги 15 страниц)

Шрифт:
- 100% +

При сохранении классического ядра неклассическое естествознание позволило также разрешить тяжелейшие классические парадоксы – фотометрический, гравитационный. Первые два связаны с тем, что при бесконечном количестве светил в бесконечной Вселенной мы имели бы залитое светом небо и, соответственно, бесконечную силу тяготения во Вселенной. Оба легко устраняются в концепции расширяющейся Вселенной. А вот о термодинамическом парадоксе следует сказать особо. Любые замкнутые (т.е. не обменивающиеся взаимодействиями, информацией) системы ожидает, как уже говорилось, тепловая смерть – переход к состоянию максимального равновесия (или хаоса – как посмотреть), в котором уже ничего не может произойти. Так что сама по себе идея расширения Вселенной еще не снимает вопроса. Однако в рамках этой концепции разработан ряд моделей незамкнутых вселенных, взаимодействующих между собой подобно микрочастицам. В ряде моделей вселенная «пульсирует», особые антиэнтропийные свойства порождает включение в картину космологической эволюции жизни и разума, возможности изменения (эволюции) самих космологических постоянных. Конечно, неизбежно возникает вновь вопрос – такая Вселенная (вселенные) – это реальность или теоретический конструкт? Но о такой постановке вопроса уже говорилось чуть выше. По, существу, вселенная (и как реальность, и как теоретический конструкт) – уникальный полигон для выработки и обкатки самых удивительных естественнонаучных идей.

Не менее плодотворна в этом отношении современная биология. В частности, совершенно новые аспекты в этих областях приобретает закон сохранения энергии. По остроумному наблюдению М. Эйгена, закон сохранения энергии (I начало термодинамики) ведает природными процессами в качестве бухгалтера, а II начало (закон возрастания энтропии) – в качестве директора. Совершенно удивительные результаты приносит рассмотрение вакуума в качестве порождающей структуры, в особенности в гипотезе происхождения вселенной из «возбужденного вакуума».

Даже при простом изложении этих концепций мы убеждаемся, что современная наука становится чем-то сродни искусству. Возможно, в наибольшей степени это ощутимо в физике.

Глава 9. Физика в XX веке

Развитие основных понятий современной физики, особенности ее понятийного и методологического арсенала. Открытия позитрона и кварков – примеры «науки как искусства», «открытия как изобретения». «Очарование» «странного мира».

Игра фундаментальных констант. Методологическое значение принципов симметрии и суперпозиции. Проблема единой теории поля, синтеза сильных и слабых взаимодействий. Элементарность и проблема структуры микрообъектов: «состоят из …» или «образованы …».

Разнообразие форм причинности. Направление времени и термодинамика. От динамических к статистическим принципам исследования природы. Неслучайность случайностей, методологическое значение их исследования. «Случайность формообразующая». Случайность, неопределенность и закономерность. Роль флуктуаций. «Порядок из хаоса». Концепции синергетики и самоорганизации.

Физика XX века – неограниченное пространство для полета научной фантазии и воображения. Ярким примером «науки как искусства», «открытия как изобретения» может служить «вычисление» позитрона. Открытия на «кончике пера» делались и в классический период науки, когда, например, сравнение вычислений в небесной механике с наблюдательными отклонениями от них позволило предположить существование неизвестного небесного тела, вносящего «возмущения» (так были «вычислены» и обнаружены Нептун и Плутон). Но совсем другое дело, когда открытие делается из нового взгляда на известные, общепринятые вещи. По сути, именно так случилось с эйнштейновской переинтерпретацией преобразований Лоренца.

История с позитроном одинаково поучительна и интересна как пример того, «как можно просмотреть важное открытие из-за того, что люди не придают достаточного значения тому, что выглядит как курьез, не стоящий дальнейшей проверки» (Дирак П.А.М. Воспоминания о необычной эпохе. – М., 1990. С. 43). В данном случае никому не приходило в голову проанализировать физический смысл отрицательного значения энергии электрона, формально содержащегося под корнем (√E2 = ± Е).

По аналогии с химической валентностью, где электроны могут располагаться и вне заполненных оболочек, Дирак предположил (1928 г.) наличие своеобразных «дырок» в заполненной электронной оболочке, которые ведут себя как электроны, но с противоположным зарядом (и тогда им формально соответствует минус – энергия). Трюк стоил того, ибо введением античастиц удавалось согласовать релятивистские эффекты и квантовую концепцию (включая «спиновые», вращательные свойства электронов).

Положительно заряженные частицы с той же массой, что электроны, вскоре были обнаружены в космическом излучении П.Блэкеттом. Наблюдая их в большом количестве, он все же не решился опубликовать этот результат до перепроверки. В отличие от него К. Андерсон, обнаружив (в 1929 г.) всего одну (!) такую частицу, уверенно заявил, исходя из предсказания Дирака, о своем открытии. И только тогда пришлось удивляться, как же можно было принимать картину электронов, в большом количестве летящих обратно (!) в источник излучения вместо очевидной картины антиэлектронов, вылетающих из него. Так Андерсону достались заслуженные слава и Нобелевская премия (1936). Подобные истории нам уже знакомы (открытие кислорода Лавуазье на основе анализа опытов Пристли; идея естественного отбора, сообщенная А.Уоллесом в письме Ч. Дарвину и оказавшаяся как нельзя кстати в его вскоре опубликованной теории). Как говорил великий французский физиолог Клод Бернар, «не узнаешь, что нашел, если не знаешь, что ищешь».

Столь же интересна и поучительна история открытия спина (т.е. вращения) электрона. Одним из первых, кто предположил вращение электрона не только по орбите, но и вокруг оси, был забытый ныне Р. де Лаер Кониг, отказавшийся от этой идеи после слов В. Паули «Нет, это совершенно невозможно». Больше повезло другим голландцам, Дж. Уленбеку и С. Гоудсмиту, с той же идеей обратившимся к другому великому ученому, П. Эренфесту. Сразу заинтересовавшись ею, он направил лейденских физиков к корифею Г. Лоренцу, проживавшему в соседнем Хаарлеме. Лоренц расстроил их: «Нет, у электрона не может быть спина. Я сам думал об этом, но если бы электрон вращался, то скорость на его поверхности превышала бы световую. Нет, из этого ничего не выйдет». Обескураженные молодые ученые попросили Эренфеста вернуть им статью. «Поздно, улыбнулся тот, – я уже отослал ее в « Physical Review». Удивительно, что П. Эренфест (Ehrenfest), обладавший столь тонким чутьем, не боявшийся задавать «глупые вопросы» и пользующийся глубочайшим авторитетом в научном мире, болезненно переживал, что ему больше удается роль «критика, но не генератора идей» (хотя эти два аспекта органично связаны). Это довело его до самоубийства – еще одна потрясающая страница из великой драмы идей, каковой является вся история науки.

Дальше – больше. Совершенно авантюрной выглядела гипотеза кварков. Многие сложности новой физики разрешались допущением, что адроны (тип элементарных частиц) образованы из компонентов с дробным зарядом (1/3 и 2/3). Это допущение долго не принималось по принципу «этого не может быть, потому что не может быть никогда». Американец М. Гелл – Манн, все же решившийся разрабатывать столь сумасшедшую идею, сам был так ошеломлен ею, что для начала постарался найти для этих экстравагантных частиц столь же экстравагантное название. В ту пору он читал повесть Дж. Джойса «Поминки по Финнегану» с весьма сюрреалистическим сюжетом. Вспоминая сон героя, где чайки кричали «Три кварка мистеру Финнегану!», Гелл – Манн понял, как будут называться его частицы. Кстати, роль литературы, искусства, мифологии неоднократно проявляется не только в названиях, но и вообще в развитии нестандартного, полифонического мышления, и не зря Эйнштейн, недурно игравший на скрипке, заявлял, что Достоевский дал ему больше, чем учебники физики. Превосходным пианистом был В. Паули, знатоками мифологии, философии, литературы – В. Гейзенберг, Н. Бор и другие крупнейшие ученые.

Для того, чтобы охарактеризовать свойства кварков, пришлось ввести более экстравагантные характеристики, в частности такие «квантовые числа» (сочетания определенных физических параметров), как «цвет» (экспериментально обнаружено 7 их типов – «ароматов», при этом сложение всех «цветов» должно давать «белый» – как в оптике). Не следует удивляться и понятиям (совершенно конкретным) типа «странность», «запах», «очарование», хотя, конечно, только физики могут оценить в полной мере красоту и очарование исследуемого (или созданного) ими «странного» мира.

Может создаться впечатление искусственности таких приемов, того, что это не более чем уловки, не имеющие отношения к реальности или, в лучшем случае, игра с реальностью. Порой приходится изобретать даже математический аппарат, соответствующий описанию тех или иных экзотических объектов или процессов, порой эти явления приходится загонять в «прокрустово ложе» имеющихся у нас средств. Но как только вновь и вновь поднимается вопрос о реальности или «степени реальности» вылавливаемых нашей теоретической или экспериментальной сетью кентавров, не следует мучаться, какая часть у них от человека, какая – от природы, миф они или реальность – если на них удается ездить!

Конечно, наука – это игра с реальностью (или в реальность?), как и искусство. Но и там, и там пути игры нам подсказывает изменчивая, неуловимая реальность! «В каждой мимолетности видим мы миры, полные изменчивой, радужной игры» (К. Бальмонт). В игре ученого с природой обе стороны соревнуются в изобретательности, но дирижирует игрой природа. Именно она вносит коррективы в «игру» ученого, позволяя при этом ему выбирать инструменты для игры. Так, удивительные свойства природы открываются в своеобразной игре фундаментальных природных констант. и оказывается, что в так называемой постоянной тонкой структуры (в ядерной физике) задействованы числа «золотого сечения» (α = 1/137), что существуют поразительные совпадения значений констант в самых различных областях естествознания, взаимосвязь между нижними и верхними пределами шкалы констант.

Для читателя, не живущего в этом мире, который куда чудеснее Зазеркалья из «Алисы в стране чудес», но решившегося попутешествовать в нем, очень поучителен и познавателен такой пример взаимодействия, корреляции «ходов» ученых и природы. Всю жизнь человеческий разум ищет в бесконечном разнообразии окружающего мира повторяемость, устойчивость – константы, инварианты, симметрии. Действительно, такой поиск всегда был путеводной нитью для естествознания. Но стоит найти одну группу инвариантов (т.е. величин, законов, остающихся неизменными при определенных преобразованиях), ту или иную форму симметричности, как вскоре обнаруживаются их нарушения в определенных условиях, вынуждающие искать новые, более фундаментальные.

Так, каждый раз после нахождения определенной формы «четности» приходилось выявлять все новые формы «комбинированной четности», а в поиске новых уровней симметрий обнаруживалось, что строгие, без отклонений симметрия и устойчивость – предвестники болезней (сердца, психики, экономики, культуры), признаки стагнации, омертвения. И тогда оказывалось, что наряду с условиями устойчивости не менее необходимо искать условия и формы перехода на новый уровень стабильности. Есть предположения, что эволюционируют, изменяются даже сами константы природы. Точно так же от локализации, скрупулезного выделения свойств отдельных микрочастиц пришлось перейти к пониманию того, что свойства каждого типа элементарных частиц могут быть поняты только как суперпозиция, наложение свойств всех других (каковых сейчас, вместе с так называемыми резонансами, насчитывается порядка 350).

Сама природа подсказывает нам, что элементарные частицы являются своего рода узловыми точками, сгущениями некоего единого поля, а раз так, то первостепенная задача – создать теорию такого единого поля, или единую теорию поля. Чтобы представить масштабность подобной задачи и одновременно перспективы, открывающиеся ее решением, приведем масштаб природных величин и процессов – от атомных до космологических порядков. Радиус протона равен 10 -15 см, а радиус наблюдаемой Вселенной 1028 см (10 миллиардов световых лет, т.е. расстояние, которое свет пройдет за 10 000 000 000 лет!). На всем диапазоне этой шкалы, охватывающей 43 порядка, природа «играет» четырьмя основными типами взаимодействий. Это:

1) «Сильные» – между адронами (от греческого адрос – сила), к каковым относятся барионы (от греческого бариос – тяжесть), нуклоны (протоны и нейтроны), гипероны и мезоны. Сильные взаимодействия возможны только на больших (по мерках микромира) расстояниях (10 -13см) и состоят в испускании промежуточных частиц, переносящих ядерные силы (M – Мезонов). Одно из проявлений сильных взаимодействий – ядерные силы.

2) Электромагнитные взаимодействия, которые в 100–1000 раз слабее «сильных» и сопровождаются испусканием / поглощением фотонов.

3) «Слабые», радиус действия которых еще на порядок меньше электромагнитных. Именно за счет таких светит Солнце (протон превращается в нейтрон, позитрон – в нейтрино). Испускаемые нейтрино имеют огромную проникающую способность, они могут пройти через железную плиту толщиной 1 млрд. км. «Слабые» взаимодействия происходят не контактным образом, а через обмен бозонами, виртуальными и нестабильными.

4) Гравитационное взаимодействие, радиус которого подчиняется тем же закономерностям (1/r2), что и электромагнитное. К сожалению, о его природе мы знаем не намного больше, чем во времена Ньютона.

Как же их тогда объединять? Естественно задать вопрос, связаны ли между собой эталоны атомные и космологические (и соответственно, свойства микрочастиц и эволюция Вселенной)? Так, напрашивается мысль сравнить постоянную Хаббла (отношение скорости космических объектов к расстоянию от наблюдателя), определяющую масштаб времени (1/Н = 5,7 х 1017 сек), с атомными эталонами времени. При допущении определенных условий (Вселенная – «черная дыра») энергия взаимодействия всего вещества Вселенной с электроном была бы примерно равна энергии покоя электрона. Так можно было бы попытаться подступиться к природе массы (этим путем, кстати, Эйнштейн пришел к своей первой модели вселенной).

Приведенные формы игры с природой имеют целью не запугать читателя, а показать, что решение столь необычных и масштабных задач потребует столь же нестандартных путей, отказа от «инерции мышления». Вот пример преодоления такой инерции. После лавины открытий в области микромира (новые частицы, свойства, эталоны) с 70-х годов наступило глухое затишье. Оказалось, тупик был концептуальный: чтобы понять свойства микромира, следовало рассматривать связи не только на этом уровне, но и в единстве со свойствами мегамира – и наоборот. Есть даже красивая теория, что свойства частиц были заложены в условиях начальной стадии расширения Вселенной (Вайнберг С. Первые три минуты).

Еще более яркий пример преодоления инерции мышления – в решении концептуальных проблем, связанных с понятием элементарности. Мы помним, как была в свое время воспринята делимость атома. Сейчас, казалось бы, открытие новых уровней делимости вещества должно приниматься спокойно и деловито. Однако вопрос вот в чем: существует ли все-таки предел делимости, действительно неделимый «атом» (как бы он ни назывался) – или деление продолжается бесконечно? Если первое – то какова гарантия, что это – действительно предел (это мы уже проходили)? Если же предложить бесконечную делимость, по принципу матрешки, то вовсе получается нонсенс – в бесконечно малые матрешки заложено бесконечное количество «еще более бесконечно малых» матрешек. Такое невозможно даже с формально-математической точки зрения! Казалось бы, третьего не дано. Между тем еще В. Гейзенберг считал неизбежными принципиально иные подходы к исследованию структурных уровней материального мира (вещества), основанные не на поиске новых ступеней делимости, а на выявлении новых форм и уровней внутренних связей для объяснения целостных свойств.

Сейчас вместо редукции, сведения свойств сложных объектов к простым свойствам составляющих вырисовывается новое понимание сложности, объединяющее дискретность и непрерывность, системность и структурность. Так, концепция кварков допускает, что пространственно они занимают больше места, чем образованные ими частицы, в таком случае энергия связи кварков уходит как раз на образование адронов. В таком случае перестает шокировать дробный заряд кварков – они существуют не в отдельности, а в связке. Обратим внимание, что частица в таком случае не «состоит из…» (как матрешка), а «образована из …». Развивая такие представления, академик М.А. Марков пришел к выводу, что подобные частицы могут содержать в себе своеобразные вселенные, а вселенные могут взаимодействовать как элементарные частицы (Марков М.А. Макро – микросимметричная Вселенная. М., 1977). В начале века В. Брюсов писал: «Быть может, атом – это вселенная, где сто планет; там все, что здесь, в объеме сжатом, а также то, чего здесь нет». Современное естествознание, как видим, превосходит даже самый смелый полет поэтического воображения.

А почему бы не вообразить некое «вакуумное море», как это сделал П. Дирак, а с учетом того, что вакуум не нуждается в топологии (пространственно-временной структуре), которая как раз порождается им, можно задуматься и об устройстве, которое работает за счет откачки энергии вакуума. Тут должно участвовать и вещество с отрицательной массой, но ему мы уже не удивимся. Во всяком случае, нам известно, какая огромная энергия образуется при аннигиляции (слиянии вещества и антивещества). Кстати, природа позаботилась о столь тонком балансе вещества и антивещества (разница примерно в одну миллиардную), чтобы, с одной стороны, все не ушло во взрыв, а с другой, чтобы постоянно происходило возобновление энергии. При таком подходе свое место в картине эволюции Вселенной находят и такие уродцы, как «черные дыры» (см. главу 10).

Опять-таки сама природа (и именно в физических концепциях) заставила пересмотреть другой незыблемый классический принцип – причинной связи, когда следствие – это то явление, событие, которое вытекает из причины, следует за ней. В современных концепциях микро– и мегамира приходится рассматривать ситуацию, когда «следствие» может оказывать обратное и даже опережающее воздействие на «причину» (чисто математически такое давно рассматривалось – в форме «опережающих потенциалов»). Известны и такие формы, как информационная причинность – когда реакция происходит не буквально под механическим или химическим воздействием, а в ответ на поступающую информацию. Хрестоматийный пример – солдаты строятся не под воздействием акустических колебаний трубы, а на основе расшифровки переданного ею сигнала. В повседневной жизни – мы пересматриваем свои планы соответственно поступающей информации. Недаром считается, что в XXI веке самым ценным товаром будет информация, и уже сейчас говорят: «кто владеет информацией, у того в руках власть».

А теперь, помня о различиях рассмотренных типов причинности, представим себе информационную причинность в масштабах от микромира до мегамира, когда объект в своей эволюции, с одной стороны, как бы помнит свою историю, а с другой стороны – перестраивается под влиянием сигналов из будущего, или «анализа» возможных вариантов будущего, с соответствующими подстройкой и выбором. В компьютерной технике этим никого не удивить, но, оказывается, еще задолго до компьютеров существовали концепции, в которых Вселенная рассматривается как системно-структурное образование, основанное на сочетании принципов обратной связи.

При таком подходе «стрелы времени» (А. Эддингтон) – космологическая, электромагнитная и термодинамическая – могут быть направлены не только в будущее, но и из будущего (но это вовсе не простая смена знаков плюс и минус, как в обратимом однородном времени классической физики. Подобная концепция времени смогла бы прояснить, выводится ли временной порядок из причинного или наоборот? Выводятся ли метрические свойства времени из свойств причинности? Продвижение в этом направлении могло бы прояснить и многие парапсихологические явления, от которых нельзя более отмахиваться как от «ненаучных» – вещие сны, предвидение будущего, состояния dejavu («как будто это уже было») и т.д. Приводятся даже аргументы (В. Налимов и др.), что Вселенная представляет собой некое единое поле сознания.

В свое время Р. Карнап писал о том, что было бы очень плодотворным заменить дискуссию о значении понятия причинности исследованием различных типов законов, которые встречаются в науке. Действительно, процессы, которые одним образом представляются на уровне микромира, в совершенно ином свете предстают на макро – мегауровне. Так, совершенно различные выводы получаются при рассмотрении концепции необратимости времени в рамках феноменологической термодинамики и ее обосновании на вероятностной основе. Как образно выразился американский физик и философ А. Грюнбаум, признавая законы термодинамики основополагающими в проблеме времени и его необратимости, мы все же концентрируем внимание на «хвостовой части стрелы времени», упуская из виду «наконечник», т.е. направление. По Грюнбауму, следует отказаться от традиционного понятия «становления во времени» и течения самого времени как имеющих субъективно-психологический характер (ср. апории Зенона). Если время рассматривать не как безразмерную меру и поместить само время в некоторые рамки на «узловой линии мер», увидим, что на границах этих рамок совершаются такие переходы количества в качество, которые и задают направление. Здесь опять полезно опираться на понятия вероятности и случайности.

Исходя из определяющего характера II начала термодинамики, неизбежно приходится оценивать идеализации, которые связаны с его применением – прежде всего однородной, замкнутой Вселенной. Конечно, причины обостренного внимания к проблеме носят также аксиологический (ценностный), психологический и общефилософский характер – выражая чисто человеческие неприятие, протест против «тепловой смерти» Вселенной. Выяснилось, что космологические парадоксы во многом порождены как раз идеализациями. Так, фотометрический парадокс не учитывает наличия потухших звезд (т.е. вступает в противоречие даже с I началом термодинамики – законом сохранения энергии). Так же и тепловая смерть – она вытекает из объединения статистических закономерностей (энтропии) с равновесной, т.е. нестатистической Вселенной. На языке ньютоновской физики это делало неизбежным периодическое вмешательство «часовщика Вселенной» в ход заведенных им часов.

Между тем, сейчас, на самых различных структурных уровнях и отрезках пространственно-временной шкалы приходится допускать флуктуации (т.е. случайные, вероятностные отклонения от равновесных состояний. Неизбежность и необходимость возникновения сколь угодно больших неравновесных областей видел уже Л. Больцман более сотни лет назад. Во второй половине XX века появляется «вселенная Терлецкого», сплошь заполненная гигантскими флуктуациями; сейчас уже речь пошла о «статистической термодинамике гравитирующих систем» (т.е. как бы происходит переход от «специальной теории флуктуаций» к «общей»). И вновь приходится говорить о вакууме как порождающей структуре, в некотором роде сам вакуум предстает как гигантская флуктуация. Так или иначе, флуктуации – не отклонения, а норма, или форма существования статистически равновесных состояний (К.П. Станюкович, И.Р. Плоткин), перехода на новые «листы развития».

Невольно приходят на память (Ф. Цицин) древние космологические представления с идеей затухания (и возгорания) любого огня – что сейчас мы бы уже связали со II началом термодинамики. Смены колоссальных периодов разрушения и восстановления мира в одинаковой степени характерны и для индийской мифологии, и греческой космологии. Замечая эти аналогии, без сомнения, почерпнутые из наблюдений за природой, мы не можем обойти проницательность древних и в оценке роли случайностей. Уже в античности обращали внимание на богатство форм, заложенных в понятиях случайности, случайности как форме выражения, реализации необходимости. В античной мифокосмогонии постоянно сочетаются Ананке – неумолимая необходимость и Тихе – «слепой случай», а Эмпедокл прямо «рассматривает ход вещей регулируемым скорее случайностью и необходимостью, чем целью» (Б. Рассел).

Не будет преувеличением сказать, что в современных концепциях сочетаются уже не только случайность и необходимость, но и целесообразность, регулирующая их отношения. На всем протяжении длительного перехода от динамических к статистическим закономерностям выявляется не просто неизбежность, «неслучайность случайностей» (Ю.В. Сачков), но их конструктивная, формообразующая роль. Именно в исследовании случайностей – ключ к пониманию более высоких типов устойчивости не благодаря неизменности, а динамичной устойчивости – через постоянные изменения.

В современных концепциях случайность выступает как самостоятельное начало мира, его строения и эволюции, и родственна таким понятиям, как независимость. Соотнося случайность с хаосом (как наиболее вероятным состоянием, к которому приходит система под воздействием неумолимого II начала), мы в том же хаосе видим порождение, самозарождение, самоорганизацию нового уровня эволюции, а в обобщении понятия хаоса используем такие характеристики как неоднозначность, неопределенность, спонтанность. Соотнося случайность и уровни эволюции, случайность расценивают ныне как характеристику сложных систем и процессов, имеющих многоуровневую структуру, с наличием вариабельности в переходах на новые уровни и взаимодействиях между уровнями.

Обращаясь к современному пониманию вероятности и случайности и современному языку выражения этих понятий, следует признать, что для физики XX века реальны не только частицы – в качестве совершенно реального объекта выступает и вероятность: электрон, появляющийся в форме «волн вероятности», реален в той же степени, что электрон – «шарик» физики XIX века. И если на языке современной физики естественно применять образ «свободы воли электрона», то на языке космологии столь же естественно говорить о «степенях свободы» в эволюции Вселенной, ветвях эволюции и выборе той или иной ветви.

Здесь возникает очень серьезный концептуальный момент: «Если конструировать структуру реального мира как переход «хаос – порядок – хаос», то … такие системы должны будут включать в себя огромные управляющие устройства, способные создавать и поддерживать стадию порядка. Но если структуру бытия мыслить как переход «порядок – хаос – порядок», то мы получим другое бытие, и наши системы станут в значительной степени самоорганизующимися» (Бир Ст. Кибернетика и управление производством. М., 1965. С. 286). Представления об идеальном хаосе или порядке являются предельными, а реальные системы всегда представляют собой своеобразный синтез этих полярностей. Таким образом, говоря о «порядке», мы характеризуем относительно устойчивую линию развития, а «хаос» характеризует периоды и процессы структурных перестроек: порядок возникает не вместо хаоса, а через хаос. Таков вывод исследований по неравновесной термодинамике, открывающих наиболее перспективные направления в современном научном мышлении.

Один из авторов концепции самоорганизации, Илья Пригожин (Бельгия, р. 1917) пишет: «Источником порядка является неравновесность. Неравновесность есть то, что порождает порядок из хаоса… Без неравновесности и связанных с нею необратимых процессов Вселенная имела бы совершенно иную структуру. Материя нигде не встречалась бы в заметных количествах. Повсюду наблюдались бы лишь флуктуации» (Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой. М. 1986. С. 296). Между тем рассмотрение случайностей в развитии из определенных условий позволяет видеть совершенно иную картину. Вблизи так называемых бифуркационных, поворотных точек в системах наблюдаются значительные флуктуации. Такие системы как бы «колеблются» перед выбором одного из нескольких путей эволюции в совершенно новом направлении, которое резко изменит все поведение макросистем, вплоть до того, что «небольшие первичные флуктуации могут дать затем начало галактикам и их системам».

Оценивая бифуркационные фазы в эволюции, выдающийся астрофизик С. Хокинг пишет: «В точке Большого взрыва нарушаются все законы, а потому за Богом сохраняется полная свобода выбора того, что происходило в сингулярностях и каким было начало Вселенной. (Хокинг С. От большого взрыва до черных дыр. М., 1990. С. 146). Помня, однако, что «Бог изощрен, но не злонамерен», мы пытаемся понять линию и механизм эволюционных процессов, создавая концепции синергетики и самоорганизации. Именно в них наиболее полно реализуется синтез квантовой механики и ОТО, вообще важнейших современных принципов исследования природы. Хотя принципы синергетики и самоорганизации впервые были выявлены и изучены в химических и физических явлениях, оказалось (задним числом), что интуитивно они были нащупаны по крайней мере в прошлом веке – в экономике (принцип «невидимой руки» А. Смита), в естественном отборе живых организмов. Универсальность этих принципов обнаруживается в самых различных областях кибернетики, космологии, социальных науках, что делает идеи самоорганизации ведущей парадигмой современного научного мышления.

Мы рассмотрим их применительно к каждой из этих областей, пока же кратко охарактеризуем сами принципы синергетики и самоорганизации. Еще в середине XX века в качестве наиболее перспективной программы был назван (Н. Винер, Л. Берталанфи) синтез отрицательной и положительной обратной связи. Первая обеспечивает стабильность любых систем – от кибернетических до ДНК, осуществляющей передачу генетического кода (но не объясняющей сам феномен жизни). Вторая – как раз не позволяет системам сохранять свое постоянство, и характерна для живых организмов. Принцип положительной обратной связи состоит в том, что система под влиянием поступающей информации вносит коррективы в свои действия и, таким образом, сообразуется с изменяющимися условиями. В исследованиях кибернетических систем была выявлена связь между характером упорядоченности систем, энтропией и информацией (она обратно пропорциональна энтропии, т.е. рост информации как бы гасит рост энтропии). Однако и это замечательное открытие не могло объяснить, почему никакая живая система не может возникнуть случайным образом (вероятность этого исчезающе мала) и почему и структуры живого не достигают стабильности. Требовалось объяснить причины самообновления при условии поддержания целостности самой структуры, характерной как для феномена жизни, так и для феномена эволюции Вселенной.


Страницы книги >> Предыдущая | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 | Следующая
  • 0 Оценок: 0

Правообладателям!

Это произведение, предположительно, находится в статусе 'public domain'. Если это не так и размещение материала нарушает чьи-либо права, то сообщите нам об этом.


Популярные книги за неделю


Рекомендации