Детерминизм в естествознании

Вопрос о справедливости аксиомы о предопределённости всех процессов в коллективистском мире (т. е. в мире групповых явлений) может встретить достаточно много мотивированных возражений. Этот вопрос действительно чрезвычайно сложен. Над его разрешением в течение XIX и XX веков трудились лучшие умы человечества. Мне представляется уместным напомнить основные сведения на эту тему.

Стремление заглянуть в будущее во все времена инициировало философский и научный поиск человека. Является ли будущее данным и полностью ли оно заложено в настоящем? Достаточно ли было первого толчка (например, «большого взрыва», породившего, по современным представлениям, вселенную) для детерминированного развития мира, в том числе и появившегося на определённом этапе разума? Или ход событий кто-то способен изменить, и в какой степени? Какова роль человека в формировании своей судьбы и судеб мира и коллектива? Все эти вопросы имеют и сугубо прагматическую сторону, поскольку именно знание и планирование будущего, в случае возможности в какой-то степени влиять на него, могут уберечь нас от излишних проблем.

Весь опыт классической науки приучил нас к мысли о том, что развитие в материальном мире абсолютно детерминировано. Космологические теории, например, считают развитие мира от «большого взрыва» до его «тепловой смерти». Абсолютное знание всегда было абсолютной целью науки. Любая неопределённость связывалась только с недостатком знания. Все события в мире развиваются в едином пространстве-времени, а потому, по факту, единственно возможным способом. Вопрос только в том, умеем ли мы правильно рассчитать способ развития данного события. Такова позиция очень многих в науке. Например, А. Эйнштейна. Он всегда отстаивал концепцию реальности, которую наука должна описывать независимо от существования человека.

Философской основой строгого детерминизма было фундаментальное разграничение между миром и человеком, введённое Декартом. Как следствие этого разграничения возникла уверенность в возможности объективного описания мира, лишённого упоминания о личности наблюдателя. Наука видела в таком объективном описании свой идеал. Но зачем тогда нужен человек, что он может, если всё предопределено и от него ничего не зависит? Только ли затем, чтобы констатировать происходящее? Но, во-первых, весь опыт нашей жизни учит, что это не так. А во-вторых, такая постановка вопроса автоматически приводит к потере прагматической цели развития и существования человека вообще и науки, в частности. Наука, отлучённая от прагматизма, полностью подпадает под едкое замечание Фаины Раневской из фильма «Лёгкая жизнь»: «Ну до чего же умный вид у этого болвана!». Настоящая наука во все времена являлась наиболее прагматичной областью деятельности человека.

Потеря прагматических целей науки ведёт к её концу и деградации всего человечества, поскольку при этом будет исключено развитие. Интуитивно это обстоятельство понятно. Но в чём же причины возможности влияния человека на развитие мира, если классическая наука говорит об абсолютной независимости мира от человеческого разума? На этот вопрос мыслящая часть человечества ищет ответ, начиная с древних философов. Наука периодически приходит в состояние, когда цели развития кажутся потерянными. Сегодня мы в очередной раз подошли к этому рубежу. Нобелевская конференция 1989 года была озаглавлена «Конец науки». Так ли это? Действительно ли нам пора ставить на себе крест?

Напомню о некоторых деталях в воззрениях современной науки на проблемы детерминизма и случая.

Строго говоря, физическая гипотеза о двойственной природе материального мира (т. е. волновой и корпускулярной) предполагает не предопределённость в поведении материальных объектов, а всего лишь наличие у них свойств частиц. Представление же о предопределённости развития мира основано на том, что основные уравнения классической механики, описывающие поведение отдельных частиц, строго детерминированы во времени. Более того, эти уравнения не делают различия между прошлым и будущим. С другой стороны, реальная жизнь не оставляет сомнения в том, что время необратимо. В силу этого классическая (ньютоновская) картина мироздания представляется, по крайней мере, неполной.

В отчётливой форме проблема впервые была сформулирована во второй половине девятнадцатого века Людвигом Больцманом в связи с полученной им так называемой Н -теоремой, в которой эволюция статистической системы связывается с её стремлением попасть в наиболее вероятное состояние. Основной вывод этой замечательной теоремы полностью противоречил классической физике Ньютона, которая базировалась на обратимости времени. В соответствии с ньютоновской физикой, все законы природы, а следовательно, и ход всех явлений не должны были меняться при изменении течения времени вспять, то есть законы природы симметричны относительно изменения знака времени на обратный. В начале двадцатого века Эмма Нётер доказала, что вообще все законы сохранения, совершенно естественные с точки зрения материалистических представлений («материя ни откуда не возникает и ни куда не пропадает» – вот лозунг материализма) и потому представляющие фундамент современной физики, связаны с различными симметриями, наиболее естественными понятиями, лежащими в основе фундаментальных законов мироздания. Н -теорема, вопреки этому, утверждала, что поведение ансамбля (группы) частиц, каждая из которых подчиняется обратимым законам, необратимо во времени. Таким образом, как в классической, так, как позднее выяснилось, и в квантовой физике поведение группы объектов оказалось принципиально отличным от поведения отдельного объекта.

Причина этого была найдена Анри Пуанкаре в 1889 году. В своей знаменитой теореме он показал, что неинтегрируемость (невозможность представить движение отдельных частиц ансамбля в явном виде в зависимости от времени) сложных динамических систем, начиная с проблемы трёх тел, связана с невозможностью исключить взаимодействия между различными частями системы. Следствием взаимодействий, в свою очередь, являются резонансы между различными степенями свободы, что исключает существование инвариантов движения и, следовательно, нарушаются законы сохранения по степеням свободы. Развитие идей Пуанкаре, главным образом в работах А. Колмогорова и его группы, показало, что всё это приводит сложную систему, в конце концов, в хаотическое состояние, в котором поведение отдельной частицы может быть описано исключительно в терминах теории вероятностей. И это обстоятельство не есть просто следствие недостаточного знания о системе, как думали раньше, а является фундаментальным свойством сложных систем. Поведение отдельного объекта в коллективе принципиально не может

быть детерминировано из-за его взаимодействия с другими членами коллектива.

Объясняется это, на мой взгляд, тем, что взаимодействия представляют собой виртуальное явление, исключающее рациональное представление вообще и законы сохранения, в частности. В материальном мире иррациональное и индивидуальное может быть представлено только в виде случайных процессов. Мне представляется, что именно это обстоятельство принципиально отличает группу от отдельного объекта и создаёт стрелу времени в поведении группы. С точки зрения современной физики сложных систем, существование стрелы времени связано с развитием хаоса и процессами диссипации (рассеяния). Конечным состоянием сложных изолированных систем в материальном мире является состояние тепловой смерти, исключающее какие-либо потоки вещества, энергии, информации и т. д. между частями системы.

Симметрия основных законов физики есть не что иное, как свидетельство того (и только того), что эти законы действуют во всём нашем мироздании и в течение всего времени его существования. Мир симметричен всегда, пока он существует. Поэтому материя в нём сохраняется. Виртуальны только взаимодействия и частицы, их обеспечивающие. В силу этого фундаментальные законы природы универсальны. Они не могут иметь стрелы времени. Они лежат в основе мироздания. Стрела времени и необратимый детерминизм хаоса определяются только поведением групп, в основе которого лежат иррациональные взаимодействия. Таким образом, суть детерминизма принципиально иррациональна. Без дополнения материалистических аксиом иррациональной первопричиной понять суть детерминизма не удастся. И это есть основной вывод, к которому привела вся логика развития современной науки.

Материалистическая методология, в основе которой лежат индуктивные обобщения экспериментальных фактов, может дать принципиально только стационарную картину без каких-либо качественных изменений. Даже при рассмотрении процессов во времени картина мира по существу стационарна, поскольку не делает различия между прошлым и будущим. Жизнь, истинное движение в эту безжизненную фотографию мира может вдохнуть только привнесение в неё иррационального начала. К этому в неосознанном виде всегда стремилась философия, говоря о духе, сознании, Боге и так далее. Нашей задачей является отыскание наиболее общей и точной формулировки первопричин того, что даёт жизнь всему окружающему нас миру.

Законы поведения групповых структур (в физике они называются ансамблями) изучались во второй половине девятнадцатого и в течение двадцатого веков. Всё развитие физики показало, что там, где не удаётся построить детерминированные законы, единственным математическим аппаратом остаётся статистика, пригодная для описания вероятностных закономерностей в реальном мире. Подобные методы, начало которым положили Д. Максвелл и Л. Больцман, затем были развиты в работах огромного количества учёных двадцатого века. Они привели к двум принципиальным результатам.

Первый является в достаточной степени тривиальным и практически полностью укладывается в представления Н ‑теоремы. Он говорит о том, что замкнутая групповая система стремится к хаотическому состоянию, аналогичному состоянию «тепловой смерти». Замкнутый материальный мир смертен.

Второй, более сложный, имеет отношение к незамкнутым, неравновесным системам. В этом случае неравновесные связи и ограничения допускают возникновение новых состояний материи, свойства которых резко контрастируют со свойствами равновесных состояний. Поток энергии, вещества или информации удерживает систему от перехода в равновесное состояние. В результате развития в таких условиях объект может оказаться в разных состояниях с различной степенью вероятности. В так называемых точках бифуркации, т. е. в критических, пороговых точках, поведение системы становится неустойчивым и может эволюционировать к нескольким альтернативам, соответствующим различным устойчивым модам[23]. В этом случае мы имеем дело только с вероятностями, и никакое «приращение знания» не позволит детерминистически предсказать, какую именно моду изберёт система. Любое материалистическое образование имеет вероятность в результате развития оказаться в различных состояниях. И предсказать, в каком именно из возможных состояний окажется система, материалистическая наука не может. Пребывание системы в одном из этих состояний требует ещё большего притока энергии, иначе система снова придёт к состоянию «тепловой смерти». Но что принципиально в данном случае, так это то, что поведение материальной групповой системы не детерминировано. И это противоречит нашему основному, дуалистическому постулату о поведении групповых систем[24].

Таким образом, единственное, что однозначно предопределено в материальном мире, так это только смерть. Но это есть тривиальный результат. Он слабо стимулирует интенсивный и заинтересованный

поиск разума. И разум, будучи иррациональным явлением, интуитивно не верит в это.