Файл: Учебник КСЕ.doc

Ситуация коренным образом изменилась с установлением фундаментальной роли в природе постоянной Планка h. Можно утверждать, что фундаментальные физические характеристики обладают определенной целостностью и дальнейшему дроблению не подлежат. В этом смысле классический принцип атомизма себя полностью исчерпал. В то же время, как следует из опыта, микрообъекты отнюдь не являются элементарными бесструктурными образованиями. Они обладают разнообразными свойствами, и более того, существует определенная иерархия микрообъектов: молекулы, атомы, ядра, нуклоны, элементарные частицы. Таким образом, неделимость кванта действия приводит с неизбежностью к требованию целостности микросистем, чуждому классической физике.

2.4.2. Принцип причинности

Классическая физика основывается на следующем понимании причинности: состояние механической системы в начальный момент времени с известным законом взаимодействия частиц есть причина, а ее состояние в последующий момент времени – следствие.

Известны простая причинно-следственная связь: одна причина – одно следствие; сложные причинные связи: несколько причин – одно следствие; одна причина – несколько следствий; прямые и опосредованные причинно-следственные отношения. Различают взаимодействие: явление-причина испытывает обратное действие со стороны собственного действия. Дальнейшее развитие причинно-следственных отношений – учет условий, поводов, причинных оснований.

В вопросах природы причинности в настоящее время произошла реабилитация схоластики и аристотелизма.

Открытие Макса Планка, предложившего рассматривать излучение абсолютно черного тела не как непрерывный процесс, но как сумму дискретных актов излучения послужило основанием для создания квантовой механики. Уже в самом термине «квант» было нечто от схоластического «quantitas» (количество). Вскоре после открытия Планка событийность восторжествовала над процессуальностью в биологии в результате рождения генетики и теории наследственности Грегори Менделя: в итоге было предложено рассматривать «процесс» эволюции как связанный с последовательностью элементарных квантовых событий – мутаций.

А. Эйнштейн предложил свою знаменитую формулу, определяющую связь между массой и энергией. Вскоре стало ясно, что в природе возможны превращения одних элементарных частиц в другие.

Поль Дирак уже выдвинул гипотезу о существовании античастиц, которые, взаимодействуя с частицами, антиподами которых они являются, превращались в другие частицы – световые кванты, не обладающие массой покоя. При взаимодействии частицы и античастицы вся их суммарная масса покоя превращалась в квантованную энергию. Этот вид взаимодействий получил название аннигиляции.

События, связанные с превращениями элементарных частиц, оказались непредсказуемыми. Здесь реализуется та многовариантность, о которой робко задумывался еще Фома Аквинский, когда ставил вопрос, может ли быть источником непредсказуемости то, что материя сама по себе безразлична к принятию той или иной формы. Само существование нестабильных частиц вернуло смысл казавшимся нелепыми рассуждениям схоластов, например, Суареса о длительности существования формы. В итоге физика элементарных частиц, по крайней мере, отчасти, «реабилитировала» три положения схоластики:

---

1. Элементы, из которых создан мир, состоят из материи и формы (энергии и специфических свойств: заряд, импульс, спин и т.п.);

2. Мир элементарных превращений событиен;

3. Форма может характеризоваться длительностью существования. К этим трем положениям, известным на метафизическом уровне еще схоластам, физика элементарных частиц добавила еще два положения, которые схоласты считали справедливыми лишь в духовном мире:

1. Не все события предсказуемы («в начале было слово», «первое слово – дороже второго»);

2. Материя обладает определенной свободой в выборе различных форм. Оставался невыясненным вопрос о «локальном движении». На этот вопрос ответила квантовая механика, определив, элементарный квант действия или минимальное действие, возможное в природе равное постоянной Планка (h). Квантовая механика «событийна», а не «процессуальна», и более того, события в квантовой механике не имеют ближайшей производящей причины. С позиций событийного видения мира роль флуктуаций, в конечном счете, играют именно единичные непредсказуемые квантовые события, для которых характерна многовариантность. Разумеется, в большинстве случаев уравнения классической механики с достаточной точностью описывают поведение макросистем в устойчивом и равновесном состоянии. Но если сами эти уравнения указывают на неустойчивость макросистемы, то в игру вступают так называемые «ничтожно малые флуктуации», и если эти флуктуации действительно достаточно малы, то они суть не что иное, как квантовые явления.

То же самое можно, рассуждая по аналогии, сказать и о социуме. Мы далеки от того, чтобы утверждать, что поведение больших групп людей всегда непредсказуемо. Здесь, как и в любом другом случае, когда взаимодействует достаточно большое число объектов, действуют статистические законы, а также могут быть применены критерии, определяющие устойчивость или неустойчивость системы. Если система устойчива, поведением отдельных людей можно пренебречь, подобно тому, как при описании устойчивых макрообъектов мы пренебрегаем квантовыми эффектами. Но если социальная система неустойчива, то роль дестабилизирующих флуктуаций в ней всегда будет играть непредсказуемое поведение отдельных людей, наделенных свободой воли. Именно свобода воли отдельного человека будет тогда причиной многовариантности и непредсказуемости поведения социальной макросистемы. Таким образом, мы можем сделать следующий вывод: самоорганизация как свойство неравновесной системы устремляться к одному из устойчивых состояний и связанная с ней многовариантность и непредсказуемость ее поведения, есть прорыв законов квантового мира в область мира классического; в случае, когда такой прорыв имеет место, классическая система характеризуется той же непредсказуемостью и многовариантностью, которая присуща квантовым объектам. Аналогично, самоорганизация в социальных группах есть свойство социальной системы, находящейся в состоянии нестабильности, устремляться к одному из возможных устойчивых состояний; возникающая при этом многовариантность может быть объяснена как прорыв личного в область социального; поведение социальной системы характеризуется той же непредсказуемостью и многовариантностью, которая присуща свободной воле отдельного человека.

---

Одним из важных понятий теории динамических систем стало понятие бифуркации. Событийное прочтение бифуркаций таково: в каждой точке бифуркации система как бы обретает новую форму, новую структуру. Еще более естественным выглядит событийное истолкование некоторых «маршрутов» перехода к хаотическому поведению. Бифуркации, за которыми стоят флуктуации, делают движение необратимым. Система превращается в исторический объект, так как ее дальнейшая эволюция зависит от того, по какому маршруту она пошла в точке бифуркации.

Каков наш мир: событиен ли он или процессуален, и каковы причины наблюдающейся в нашем мире необратимости и многовариантности? Вывод, таков: мир событиен, событиям внутренне присуща многовариантность, отсутствие жесткого детерминизма делает невозможным обратить события вспять, что делает наш мир необратимым.

2.4.3. Необратимость – неустранимое свойство реальности.

Стрела времени

На существование парадокса времени было обращено внимание почти одновременно с естественнонаучной и философской точек зрения в конце XIX века. В работах философа Анри Бергсона время, или «длительность», играют главную роль при обсуждении взаимоотношений между человеком и природой, а также пределов науки. Наука успешно развивалась только в тех случаях, когда ей удавалось свести происходящие в природе процессы к монотонному повторению. Но всякий раз, когда наука пыталась описывать созидающую силу времени, возникновение нового, она неизбежно терпела неудачу. Согласно Бергсону, наше понимание природы должно опираться не на объекты, выделенные наукой вследствие их повторяющегося временного поведения, а на наш субъективный собственный опыт, который является в первую очередь и по большей части опытом длительности и творчества. Проблема времени была частью нового осознания становления как фундаментальной категории умопостигаемости.

В XIX веке возникли две концепции времени. Одна из них восходит к динамике, другая – к термодинамике. С точки зрения классической динамики время отнюдь не означает становления. Возникло противоречие теорий: обратимые во времени законы динамики против второго начала термодинамики, связанного с необратимой эволюцией к равновесию. Из классической динамики вытекает отрицание стрелы времени. Принцип, которым руководствовались Галилей, Гюйгенс был явно сформулирован Лейбницем, который назвал его «принципом достаточного основания». Этот принцип утверждает, что в природе «полная» причина любого превращения эквивалента его «полном» следствию. До Больцмана принцип достаточного основания традиционно приравнивался детерминистической связи между причиной и следствием. Эквивалентность между причиной и следствием, требуемая принципом достаточного основания, является важнейшим исходным пунктом.

---

Обратимых процессов в мире не бывает. Мы живем в «невероятном» мире, и «стрела времени», указывающая на различия между прошлым и будущим – следствие из этого факта. Почему все выглядит так, будто одна единственная стрела времени управляет всем наблюдаемым миром? Открытие самоорганизации, детерминированного хаоса указывают направление науки с ориентированным временем, свободной от парадокса времени, квантового парадокса и космологического парадокса.

Пространство и время в греческой натурфилософии

Наиболее видные представители античного естествознания – Демокрит и Аристотель – высказали следующие суждения о пространстве и времени.

Демокрит считал, что все природное многообразие состоит из мельчайших частиц материи – атомов, которые двигаются в пустом пространстве. Поэтому атомы и пустота являются первоначалами мира, и пустота — это особый род бытия. Пустое пространство Демокрита – арена действия атомов, некий «ящик», в котором они заключены и который может существовать независимо от атомов. пространство является бесконечным, и атомы двигаются в нем бесконечное время. Наряду с бесконечным пространством атомисты рассматривали и дискретные единицы пространства – амеры, которыми характеризовали пространственный минимум, занимаемый минимумом материи – атомом.

Таким образом, у Демокрита мы сталкиваемся с двумя пространствами: непрерывным физическим пространством как вместилищем материи в целом и дискретным пространством как масштабной единицей протяженности единицы материи – атома.

В соответствии с атомической концепцией пространства Демокрит решал и вопросы о природе времени и движения. В дальнейшем они были развиты Эпикуром, который исходил из дискретного характера пространства и времени. Рассматривая равномерное движение, Эпикур считал, что в процессе перемещения атомы проходят один «атом» пространства за одни «атом» времени.

Аристотель больше внимания уделял анализу существования времени, затем трансформировал его в вопрос о существовании делимого времени. Наконец, уделяя основное внимание взаимосвязи времени и движения, он показал, что время немыслимо, не существует без движения. Аристотель указывал, что понятие времени вырабатывалось в результате наблюдений реальных процессов:

«…мы время распознаем, когда разграничиваем движение, определяя предыдущее и последующее, и тогда говорим, что протекло время, когда получим чувственное восприятие предыдущего и последующего в движении».

В другом месте он говорит, что «мы не только измеряем движение временем, но и время движением, вследствие их взаимного определения, ибо время определяет движение, а движение – время».

Аристотель не отрывал время от процессов, происходящих в реальных телах.

Что касается понятия пространства, то Аристотель также отмечал неразрывную связь движения и пространства. Он нащупывает связь между пространственными и материальными отношениями: пространственные отношения – это материальные отношения, если нет материальных тел – нет и пространства. И если у атомистов пустое пространство является вместилищем материальных атомов, то у Аристотеля «пустоты быть не может».

---

Позже математическая теория пространства была развита другим древнегреческим ученым Евклидом (Евклидова геометрия), которая в дальнейшем была широко использована многими поколениями ученых при построении физических картин мира.

Пространство и время в классической физике

Идеи Демокрита, приписывающего пустоте особый род бытия, были развиты и в наиболее полной форме воплощены в ньютоновских понятиях абсолютного пространства и абсолютного времени. Согласно Ньютону, абсолютные пространство и время представляют собой самостоятельные сущности, которые не зависят ни друг от друга, ни от находящихся в них материальных объектов и протекающих в них процессов.

И. Ньютонследующим образом определяет абсолютные пространство и время в своих «Началах»: .. .Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью.

Абсолютное пространство по самой своей сущности безотносительно к чему бы то ни было внешнему остается всегда одинаковым и недвижимым.

---