Концепції сучасного природознавства - Бобильов Ю. П. - 3.1. Об'єднувальна роль хаосу

Між фундаментальними законами фізики і всіма іншими науками існував розрив. Ми глибоко переконані в тому, що запропонований підхід дає більш погоджений і одноманітний опис природи, що перетворить взаємозв'язки між науками. Тепер можна уникнути погляду, який для збереження основних рівнянь зводить час до ілюзії і зводить людський досвід до деякої суб'єктивної реальності, що лежить поза природою.

Хаос дозволяє по-новому сформулювати те, що нам слід пізнати. Стійкі механічні, а також скінченні квантові системи історично послужили фундаментом для створення великих теоретичних схем фізики. Ці теорії наголошували на тому, що зараз стало дуже окремими випадками, і екстраполювали свої висновки далеко за межі застосовності кожного такого випадку.

Ми стикаємося з двома зовсім різними проявами хаосу - динамічним (на мікрорівні) і дисипативним (на макрорівні). Перший знаходиться на найнижчому рівні опису природи, він містить у собі порушення симетрії в часі й має вихід у макроскопічні явища, що спрямовуються другим принципом термодинаміки. Серед них - процеси наближення систем до рівноваги, у яких виявляє себе дисипативний хаос. Ми знаємо, що вдалині від положення рівноваги можливі різні атрактори. Одні з них відповідають періодичним режимам, інші - хаотичним. Усі ці дисипативні ефекти являють собою макроскопічні реалізації хаотичної динаміки, описуваної нелінійними рівняннями. Тільки через дослідження нелінійних систем ми можемо осягнути внутрішню єдність у невичерпній розмаїтості природних процесів - від безладних, наприклад випромінювання нагрітого тіла, до високоорганізованих, що йдуть у живих істотах.

"Хаос" і "матерія" - поняття тісно взаємозалежні, оскільки динамічний хаос лежить в основі всіх наук, що займаються вивченням тієї чи іншої активності речовини, починаючи з фізичної хімії. Крім того, хаос і матерія вступають у взаємодію ще й на космологічному рівні, тому що сам процес знаходження матерією фізичного буття, відповідно до сучасних уявлень, пов'язаний з хаосом і нестійкістю. Ейнштейнівська космологія стала вінцем досягнень класичного підходу, але в "стандартній моделі" матерія вже споконвічно є, вона лише еволюціонує відповідно до фаз розширення Всесвіту. Однак нестійкість виникає, як тільки ми враховуємо ефект народження матерії і простору-часу в стані сингулярності Великого вибуху. Запропонована модель не стверджує, що космологічна стріла часу народжується "з нічого" - вона виникає з нестійкості квантового вакууму. Адже напрямок часу, різниця між минулим і майбутнім ніколи не були настільки істотними, як при планківських значеннях фізичних величин, тобто в той момент, коли народжувався наш Всесвіт.

Чи можна піти далі? Якщо хаос - об'єднувальний елемент у неосяжній області від класичної механіки до квантової фізики і космології, то чи не може він послужити для побудови Теорії Всього Сущого (скорочено - ТВС)? Тут висловимо деякі застереження. Насамперед підкреслимо, що нестійкість пов'язана з цілком визначеною формою динаміки. Класичний хаос якісно відрізняється від квантового хаосу, і ми поки що дуже далекі від єдиної теорії, яка охопила б і квантову механіку, і загальну теорію відносності. Крім того, "класична" ТВС, як писав Хокінг, претендує на те, щоб осягнути задуми Бога, тобто досягти фундаментального рівня опису, виходячи з якого всі явища (принаймні у принципі) можна було б вивести детерміністським способом. Ми ж говоримо про зовсім іншу форму уніфікації - про таку ТВС, що включила б у себе хаос на найглибшому рівні фізики і не призводила б до редукціоністського, позачасового опису. Більш високі рівні допускалися б фундаментальним рівнем, але не випливали б з нього. Об'єднувальний елемент, що вводиться хаосом, відповідає концепції відкритого світу, що еволюціонує, у якому, за словами Поля Вал ері, "час є конструкція".

Як це часто буває, нові перспективи приводять до переоцінки минулого. Карл Рубіно зазначив, що Аристотель відкинув вічний і незмінний світ, описуваний Платоном. У своїй "Етиці" Аристотель доводив, що акти нашого вибору не визначаються нашим характером - навпаки, послідовні вибори роблять нас тими, хто ми є. Тому етика - не сфера дедуктивного знання, а практична мудрість, мистецтво робити належний вибір в умовах невизначеного майбутнього. Ми повинні втриматися від платонівської спокуси ототожнювати етику з пошуком непорушних істин. Як учив Аристотель, "при вивченні будь-якого предмета не слід прагнути до більшої точності, ніж допускає природа предмета". Протягом століть така максима розглядалася як негативне судження, як заклик до відмови від чогось.

Тепер же ми в змозі побачити тут і позитивний смисл. Візьмемо, приміром, описану трансформацію концепції хаосу. Поки ми вимагали, щоб усі динамічні системи підкорялися тим самим законам, хаос був перешкодою на шляху пізнання. У замкнутому світі класичної раціональності розкриття законів природи могло призвести до інтелектуального снобізму і зарозумілості. У відкритому світі, який ми зараз починаємо осягати, теоретичне знання і практична мудрість доповнюють одне одного.

Наприкінці життя Ейнштейну піднесли збірник статей про нього, серед яких був нарис видатного австрійського математика Курта Геделя. Цей учений всерйоз сприйняв слова Ейнштейна про те, що необоротність часу - усього лише ілюзія, і створив космологічну модель, у якій людина могла вирушити назад у своє минуле; він навіть підрахував кількість палива, необхідну для такої подорожі. Але в Ейнштейна ідеї Геделя не викликали особливого ентузіазму. У своїй відповіді Геделю він зазначив, що не може повірити, ніби кому-небудь вдасться хоча б "телеграфувати у своє минуле", і навіть додав, що неможливість цього повинна змусити фізиків звернути увагу на необоротність часу, тому що час і реальність нерозривно пов'язані між собою. Якою б сильною не була спокуса вічністю, подорож назад у часі означала б заперечення реальності світу - для Ейнштейна виявилися неприйнятними радикальні висновки з його ж власних поглядів.

Аналогічну реакцію ми знаходимо у відомого письменника Хорхе Луїса Борхеса. В оповіданні "Нове спростування часу" він описує теорії, що оголошують час ілюзією, і на закінчення пише: "І все-таки, і все-таки... Заперечення хронологічної послідовності, заперечення себе, заперечення астрономічного Всесвіту - все це акти розпачу і таємного жалю... Час - та субстанція, з якої я складаюся. Час - це ріка, що несе мене, але я сам ріка; це тигр, що пожирає мене, але я сам тигр; це вогонь, що поглинає мене, але я сам вогонь. Світ, на жаль, реальний; я, на жаль, Борхес".

Заперечення часу було спокусою і для Ейнштейна, ученого, і для Борхеса, поета, - воно відповідало їх глибокій екзистенціальній потребі. У листі до Макса Борна (1924 р.) Ейнштейн написав, що якби йому довелося відмовитися від строгої причинності, то він волів би стати "шевцем або круп'є в гральному будинку, а не фізиком". Наука, для того щоб вона мала в очах Ейнштейна якусь цінність, повинна задовольняти його потреби в порятунку від трагедії людського існування. "І все-таки, і все-таки..." Зіткнувшися з доведеним до краю наслідком з його власних ідей, учений відступив.

Французький філософ Еміль Мейєрсон вбачав у спробах звести природу до якоїсь тотожності основну рушійну силу західної науки, причому парадоксальну, тому що, підкреслював філософ, "прагнення до тотожності знищує сам об'єкт пізнання". Що залишиться від нашого відношення до світу, якщо він зведеться до деякої геометричної схеми? У цьому - найбільш повне вираження парадоксу часу, з яким зіткнувся Ейнштейн. Гедель бачив у здатності рухатися назад у часі перемогу людського розуму, повний його контроль над нашим існуванням. Але ця здатність наочно виявила все божевілля такої концепції природи і розуму, при якій знімаються всі обмеження, що спрямовують творення і творчість, тому що без них не було б тієї реальності, котра кидає виклик нашим надіям і планам. Але й те, що цілком випадкове, теж позбавлено реальності. Ми можемо зрозуміти відмову Ейнштейна прийняти випадок як універсальну відповідь на наші питання. Ми повинні відшукати вузький прохід, що загубився десь між двома концепціями, кожна з яких приводить до відчуження: між світом, керованим законами, котрі не залишають місця для новизни і творення, і світом, який символізується Богом, що грає в кості, - абсурдним, а каузальним, у якому нічого розуміти.

Наші зусилля можуть служити ілюстрацією творчої ролі людини в науці, де, як не дивно, роль особистісного елемента часто недооцінюють. Кожен знає, що якби Шекспір, Бетховен чи Ван Гог померли невдовзі після свого народження, то ніхто інший не зміг би повторити їхніх звершень. Чи правильне аналогічне твердження стосовно вчених? Хіба хто-небудь ще не зміг би відкрити класичні закони руху, якби не було Ньютона? Хіба формулювання другого правила термодинаміки нерозривно пов'язане з особою Клаузіуса? Звичайно, у протиставленні літератури, музики, живопису науці є свій резон: наука - справа колективна, вирішення наукової проблеми повинно задовольняти певні точні критерії. Однак ці властивості науки аж ніяк не зменшують її творчого характеру. Усвідомлення парадоксу часу саме по собі було видатним інтелектуальним досягненням. Хіба могла б наука, обмежена рамками утилітаризму, навіть мріяти про заперечення стріли часу, якщо всі природні явища свідчать про зворотне? Вільний політ фантазії привів до побудови величного храму класичної фізики, увінчаного потім двома досягненнями XX ст. - квантовою механікою і загальною теорією відносності. У цьому й полягає загадкова краса фізики.

Але наукова творчість - не тільки сміливий політ думки. Так, розв'язання парадоксу часу не могло бути тільки результатом фантазії, чийогось переконання або звертання до здорового глузду. Його було розв'язано за допомогою теореми Пуанкаре, у ході вивчення динамічної нестійкості, як наслідок відмови від уявлень про окремі траєкторії. Пригожин перетворив цей недолік у перевагу, хаос - у нове знаряддя дослідження процесів, що дотепер залишалися недосяжними для строгої науки. У цьому - суть діалогу з природою, у якому ми перетворюємо те, що, на перший погляд, здається перешкодою, у нову точку зору, яка змінює зміст відношень між тим, що пізнає, і тим, що пізнається.

Опис природи, що виникає буквально на наших очах, лежить між двома протилежними картинами - детерміністським світом абстрактних схем і довільним світом подій. У цьому серединному описі фізичні закони приводять до нової форми пізнаваності, що виражається незвідними імовірнісними уявленнями. Будучи пов'язаними з нестійкістю (мікро - чи макроскопічною), закони природи оперують з можливістю подій, але не роблять окремі події вивідними, заздалегідь передбачуваними. Таке розмежування між тим, що вивідне і кероване, і тим, що непередбачуване і неконтрольоване, можливо, задовольнило б і Ейнштейна. Прокладаючи вузьку стежину між безжиттєвими, застиглими законами і подіями, що відбуваються, ми виявляємо, що значна частина навколишнього світу дотепер "вислизала від розставлених наукою тенет" (вираз Уайтхеда). Тепер відкрилися нові обрії і, звичайно, постали нові невирішені питання, де наш розум знову підстерігають небезпеки.

Схожі статті




Концепції сучасного природознавства - Бобильов Ю. П. - 3.1. Об'єднувальна роль хаосу

Предыдущая | Следующая