Р. Кэллуа

Дуализм субъект-объект, принципы простоты, вечности, обратимости законов природы, представления об универсальности Вр, о постоянстве массы, Абс истине характеризовали науку до ХIХ в.

Открытия в Е XIX–нач. XX в. привели к возникновению дисциплинарно организованной науки (вторая научная революция), формированию специфических картин реальности, дифференциации идеалов и норм исследования. В биологии, геологии и науках об обществе возникают идеалы эволюционного объяснения. С открытиями законов термодинамики, электромагнитных явлений распадается физика (Стёпин и др. 1996: 293-297).

Отказ от привычных, понятных постулатов, допустимость беспредельного расширения незыблемых истин знаменовали революцию в науке. Н.Н. Моисеев считает: первый настоящий шаг, разрушающий “естественную простоту” мира, сделал в 1826 г. Н.И. Лобачевский. Он открыл: помимо евклидовой геометрии (2 прямые, перпендикулярные 3-ей, не пересекаются) могут существовать другие, столь же логично построенные геометрии, в которых эти прямые могут расходиться и пересекаться.

В 1931 г. К. Гёдель доказал теорему о принципиальной неполноте любой математической, логической системы: если теория непротиворечива и аксиомы формализованной математики суть теоремы этой теории, то такая теория неполна (Успенский 1982; Фолта, Новы 1987: 267; Моисеев 1998: 40).

Открытия в Е ХIХ в. разрушали классические представления о мире (например, идею Демокрита-Ньютона об атомах как неизменных “кирпичиках” материи):

¨ открытие клеточной природы живого (Т. Шванн, 1839 г.) объясняет возникновение, рост и структуру организмов;

¨ опыты Г. Менделя (1865 г.) заложили основы концепции гена (элементарной единицы наследственности), получившей развитие в работах Г. де Фриза (1889 г.), выдвинувшего эволюционную гипотезу мутаций, скачкообразных изменений наследственности;

¨ электромагнитные явления не допускали механического толкования (поле это тоже реальность), свидетельствуя о существовании неизвестных сил;

¨ явление радиоактивности (А. Беккерель, 1896 г.) подтверждало: атомы радиоактивного вещества излучают и превращаются в другие атомы;

¨ из существования электронов в атоме, открытых Дж.Дж. Томсоном (1897 г.), также следовало, что атом структурирован.

Во второй половине ХIХ в. получили последовательное обоснование представления о развитии живой природы, общества. Радикальные изменения произошли и в понимании физической картины Вселенной – возникают эволюционные идеи в физике. Парадокс физического Вр[21] не был осмыслен вплоть до второй половины ХIХ в. (Пригожин, Стенгерс 1999: 4-5).

С ощущением неограниченных возможностей, связанных с научно-техническим прогрессом, появилось представление о запретах, налагаемых законами природы, принципиально непреодолимых ограничениях, налагаемых законами термодинамики(Моисеев1998:29).

В 1748 г. М.В. Ломоносов впервые сформулировал всеобщий закон сохранения материи и движения, доказав сохранение веса веществ в химических реакциях. В 1842 г. Р. Майер, в 1845 г. Д. Джоуль определили механический эквивалент теплоты, сделали два вывода:

ℇ взаимопревращение энергии: энергия может переходить из одной формы в другую (механическая сила в теплоту, теплота в излучение, электрическая энергия в тепловую);

ℇ сохранение энергии: энергия не может возникать ни из чего и не может исчезать.

После открытия закона сохранения энергии или первого начала термодинамики стало очевидно, что нельзя создать вечный двигатель (устройство, которое производит работу, не потребляя энергии). Нельзя совершать работу без внешней энергии, и это не технические трудности, а запрет природы. Вторым эпохальным открытием Е был закон о возрастании S в замкнутой системе взаимодействующих объектов, знаменитый второй закон термодинамики (Фолта, Новы 1987; Моисеев 1998: 29).

В 1850 г. Р. Клаузиус точно сформулировал второе начало термодинамики (закон роста S), которое было осмыслено С. Карно в 1824г. (Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу). По Карно невозможна работа без перепада Т, если нет холодильника. Неизвестны случаи, когда более тёплое тело нагревалось за счёт остывания более холодного. Тепло идёт от горячего к холодному, но не наоборот: невозможно совершить работу за счёт энергии тел в тепловом равновесии.

Запрет позволил Р. Клаузиусу в 1865 г. ввести функцию, энтропию (S) как меру “степеней” хаоса, рассеивания энергии, однообразия, равновесия и ответить на вопрос: куда идёт процесс ТЕПЛО→ХОЛОД? Процесс идёт:

ü от разнообразия к однообразию; от организации к деградации и хаосу;

ü от неравновесия со средой к равновесию; от концентрации энергии к её рассеиванию; от порядка к беспорядку.

S и есть мера этих характеристик: в любой замкнутой системе S может либо оставаться постоянной (если в системе нет диссипации, рассеивания энергии), либо возрастать, но никогда не может убывать! Симметрия прошлое-настоящее нарушается, Вр необратимо. Всякая система, не подверженная внешним воздействиям (взаимодействиям), стремится к состоянию максимального хаоса, термодинамического равновесия, Þ, все замкнутые системы обречены на тепловую смерть и на выравнивание Т (Моисеев 1998: 29-30, 78-80).

С точки зрения законов динамики И. Ньютона Вр не означает становления, мир неизменен. Термодинамическая же Вселенная включает в себя становление, но становление ограниченное, негативное. Вселенная неуклонно движется к своей тепловой смерти, нивелируя все различия. Возникают теории тепловой смерти Вселенной: прослеживая Вр в прошлое, мы находим всё большую и большую организацию – А. Эддингтон; для Вселенной, как и для смертных, единственно возможная жизнь заключается в движении к могиле – Дж. Джинс. С открытием второго начала термодинамики был нанесён решающий удар по убеждению в неизменности физической Вселенной (Назаретян 1991: 16; Пригожин, Стенгерс 1999:27).

Для гениального (так считал А. Эйнштейн) Л. Больцмана целью всей жизни стало введение в физику Вр как понятия, связанного с Э. Ситуация, с которой столкнулся Больцман, была поистине драматической. Для понимания природы необходимо учитывать её Э, необратимость, но традиция классической физики стояла на пути предпринятой им попытки придать микроскопический смысл “стреле Вр” (Пригожин, Стенгерс 1999: 24-35).

В 1877 г., пытаясь решить проблему тепловой смерти, Больцман впервые в физике применил вероятностный подход, и связал S с конкретным числом (Р), открыв смысл S как меры молекулярного хаоса. В трактовке Клаузиуса S носила чисто феноменологический, а не физический смысл. В сложных системах (молекулы в сосуде с двумя отсеками), состоящих из огромного числа молекул, мы не в состоянии вычислить поведение каждой молекулы, Þ, все состояния таких систем равновероятны. Больцман вычислил вероятность каждого состояния, вычислив число микроскопических состояний:

S = k·ℓnP, где:

S – энтропия; ℓn – логарифм; Р – число способов распределения частиц, молекул или число способов, которым достигается максимум S;

k – универсальная постоянная Больцмана.

Больцман пришёл к заключению: закон роста S есть отражение возрастающей дезорганизации. Приращение S соответствует возрастанию молекулярного хаоса и Э к “наиболее вероятному” состоянию. Отклонение от равновесия не исключено, но было бы невероятно. Если величину Р связать с вероятностью состояния, измеряемой по числу комплексов, то рост S соответствует Э к наиболее вероятному состоянию. Именно через молекулярную интерпретацию необратимости понятие вероятности впервые вошло в теоретическую физику. Это был решающий шаг в истории современной физики. Так Л. Больцман заложил основы статистической термодинамики (Пригожин 1985: 30-31, 95-96; Пригожин, Стенгерс 1999: 32-35; Седов 1982).

Представления о развитии живой природы и общества, открытие законов термодинамики нанесли удар по убеждению в стационарности, неизменности Вселенной, но и породили парадокс эволюционной картины мира. Этот парадокс состоит в том, что есть противоречие между восходящей концепцией Э (рост сложности, порядка, организации, разнообразия, концентрация энергии для неравновесия со средой) и законом возрастания S, допускающим нисходящее направление Э (рост хаоса и дезорганизации, однообразия, стремление к тепловому равновесию, рассеивание энергии).

Решая парадокс, Больцман первым предложил рассматривать порядок в Космосе, жизнь, Интеллект как результат маловероятной флуктуации. По закону возрастания S любой процесс в изолированной системе переводит её из более организованного и менее вероятного состояния в менее организованное и более вероятное состояние. Как можно объяснить отклонение от равновесия? Вот ответ Больцмана:

…мы стоим перед выбором одной из двух картин. Мы либо предполагаем, что вся Вселенная в настоящий момент находится в невероятном состоянии. Либо допускаем, что эоны или интервалы Вр, в течение которых длится это невероятное состояние, пренебрежимо малые величины по сравнению с возрастом и размерами всей Вселенной. В такой Вселенной, которая находится в тепловом равновесии и потому мертва, тут и там встречаются относительно небольшие области размером с нашу галактику – области, миры существенно отклоняющиеся от теплового равновесия на протяжении сравнительно коротких эонов. Вероятности состояний таких миров возрастают так же часто, как и убывают. Во Вселенной в целом оба направления Вр неразличимы, как неразличимы в космическом Пр направления вверх, вниз(Пригожин,Стенгерс 1999: 34).

Существовали другие варианты теоретического решения парадокса:

ü неогегельянство в социологии и философии истории (конец истории);

ü теории априорной направленности к развитию, например, номогенез в биологии (конечной целью Э живого является человек);

ü сильный антропный принцип (Вселенная нацелена на появление человека).

Теоретическое решение парадокса имеет и практический смысл. Практически осмыслить парадокс, значит, ответить на вопрос: антропогенный экологический кризис – предвестник запрограммированной физическими законами гибели биосферы и человека или – переломный пункт на пути дальнейшего прогресса цивилизации (Назаретян 1991: 18-26, 1999: 124-125, 2001; Стёпин, Кузнецова 1994: 197, 205; Моисеев 1998: 73).

В книге А.М. Хазена Разум природы и разум человека объявлено, что самого интригующего парадокса современной научной картины мира больше не существует. Автор доказывает, что второе начало термодинамики управляет возникновением и Э жизни и разума человека. Вселенная, жизнь, разум возникли и существуют потому, что они есть иерархическое увеличение беспорядка. Иллюзия роста порядка отражает падение высоты иерархических ступеней S-информации по мере увеличения их номеров. Человек наблюдает последние ступени иерархии роста S-информации, а потому объекты и процессы на них воспринимаются человеком кажущимся образом как свидетельства роста упорядоченности[22] (Хазен 2000: 9). В конце ХIХ в. впервые начинается экспериментальное изучение высшей нервной деятельности, сознания человека[23], появляются работы З. Фрейда, И.М. Сеченова, И.П. Павлова.