Постнеклассическая физическая картина мира.

Классическая научная картина мира, несмотря на внутреннюю парадоксальность, оказалась удивительно плодотворной, на долгие годы, определив прогрессивное развитие научного познания мира. В этой удивительной Вселенной не было места случайностям, все события были строго предопределены жестким законом причинности. А у времени было ещё одно странное свойство: из уравнений классической механики следовало, что во Вселенной не изменится ничего, если оно вдруг начнёт течь в противоположном направлении.

Всё было бы хорошо, если бы не одна особенность реального мира – его склонность к хаотическим состояниям. Хаос – это enfante terrible классической теории.

С точки зрения классики это нонсенс. Открытия термодинамики заставили посмотреть на проблему по-иному: был сделан вывод, что хаос, состояние «тепловой смерти» - это неизбежное конечное состояние мира.

Стало ясно, что не найдя научного подхода к изучению явлений хаоса, мы заведём научное познание мира в тупик. Существовал простой способ преодоления этих трудностей: следовало превратить проблему в принцип. Хаос – это свободная игра факторов, каждый из которых, взятый сам по себе, может показаться второстепенным, незначительным. В уравнениях математической физики такие факторы учитываются в форме нелинейных членов, т.е. такие, которые имеют степень, отличную от первой. А потому теорией хаоса должна была стать нелинейная наука.

Классическая картина мира основана на принципе детерминизма, на отрицании роли случайностей. Законы природы, сформулированные в рамках классики, выражают определённость. Реальная Вселенная мало похожа на этот образ. Для неё характерны стохастичность, нелинейность, неопределённость, необратимость. Понятия «стрелы времени» утрачивает для неё прежний ясный смысл.

В нелинейной Вселенной законы природы выражают не определённость, а возможность и вероятность. Случайности в этой Вселенной играют фундаментальную роль, а её наиболее характерным свойством являются процессы самоорганизации, в которых и сам хаос играет конструктивную роль.

Формирование научного аппарата нелинейной картины мира происходило по нескольким направлениям. В математике это теория особенностей (А. Пуанкаре, А.А. Андронов, Х. Уитни) и теория катастроф (Р. Том, К. Зиман, В.И. Арнольд). В физике, химии и биологии это работы И.Р. Пригожина и возглавлявшейся им Брюссельской школы по термодинамике необратимых процессов. Итогом их исследований стало возникновение нового научного направления – теории неравновесных процессов. Профессору Штутгартского университета Г. Хакену, много сделавшему для исследования этих процессов, принадлежит удачный термин – синергетика (по-гречески означает согласованный). В России это работы С.П Курдюмова, Г.Г. Малинецкого, А.А. Самарского.

Основные отличительные свойства мира, подчиняющегося нелинейным закономерностям.

1. Необратимость эволюционных процессов. Барьер, которой препятствует стреле времени обратить свой вектор в противоположную сторону, образуют нелинейные процессы.

2. Бифуркационный характер эволюции. Принципиальная отличительная особенность развития нелинейных систем - чередование периодов относительно монотонного самодвижения в режиме аттракции и зон бифуркации, где система утрачивает устойчивость по отношению к малым возмущениям.

В результате за зоной бифуркации открывается целый спектр альтернативных эволюционных сценариев. Это означает переход от жесткого лапласовского принципа детерминизма к бифуркационному вероятностному принципу причинно – следственных связей.

3. Динамизм структуры саморазвивающихся систем. Существует два типа кризисов эволюционирующей системы – структурный и системный. В случае первого после зоны бифуркации она может сохранить устойчивость за счёт перестройки своей структуры, во втором случае она переходит на качественно новый уровень.

4. Новое понимание будущего. К зоне бифуркации примыкает спектр альтернативных виртуальных сценариев эволюции. И следовательно, паттерны грядущего существуют уже сегодня, будущее оказывает влияние на текущий процесс – этот вывод полностью противоречит классике.

В своё время классическая картина мира оказалась удобной для развития социально – гуманитарных наук того времени. В частности, Адам Смит и Давид Риккардо, создавая политическую экономию, ввели понятие «невидимой руки рынка». Этот принцип был подсказан им идеей Ньютона о гравитации. Томас Гоббс, разрабатывая теорию государства, вдохновлялся теорией атомного строения материи.

Методы нелинейной науки, зародившиеся в сфере естественно - научного знания, также оказываются весьма перспективными при исследовании проблем социально – культурной динамики. Биологические и социальные констелляции относятся к классу самоорганизующихся систем, а потому моделирование методами синергетики их структурных и эволюционных характеристик уже позволило получить неплохие результаты, интересные в научном и практическом отношениях.

И всё же принципы нелинейности мышления пока не получили достаточно широкого применения в области социально – гуманитарного научного познания.

По мнению известного британского физика, лауреата Нобелевской премии С. Хокинга, в настоящее время на вопрос о том, может ли существовать единая истинная теория всего реально существующего, следует дать три альтернативных ответа.

1. Такой теории нет, но когда-нибудь она будет построена.

2. Окончательной теории Вселенной нет и не будет, возможен лишь бесконечный набор всё более совершенных теорий.

3. Такой теории не существует и не будет существовать, поскольку имеется граница, за которой нельзя предсказать что – либо определённое.

За этими рассуждениями Хокинга скрывается неявный постулат, который состоит в том, что сам объект теоретизирования – Вселенная – в своих наиболее фундаментальных свойствах остаётся неизменным. Между тем, если вспомнить основные принципы нелинейной науки и рассматривать Вселенную как большую самоорганизующуюся систему, можно прийти к выводу, что у нас нет достаточных оснований считать этот постулат истиной в последней инстанции.

Несмотря на эти сомнения, многие теоретики убеждены, что такая теория будет в конце концов создана. «Физика представляет собой единое целое, - пишет по этому поводу Р. Пенроуз, - и правильная квантовая теория гравитации, когда она, наконец, будет построена, должна стать основой нашего досконального понимания законов природы».

Полностью солидарен с ним и С. Хокинг, который утверждает, что «если мы действительно откроем полную теорию…тогда все мы, философы, учёные и просто обычные люди, сможем принять участие в дискуссии о том, почему так произошло, что существуем мы и существует Вселенная. И если будет найден ответ на такой вопрос, это будет полным триумфом человеческого разума, ибо тогда нам станет понятным замысел Бога».

Теоретики продолжают упорно работать над этой проблемой. А. Салам и С. Вайнберг создали единую теорию слабых и электромагнитных взаимодействий. На очереди теория Великого объединения, которая будет описывать также и сильные взаимодействия, а о теории суперструн думают как о прообразе ещё более общей теории – супергравитации. На этом пути помимо больших теоретических трудностей физиков ждёт ещё одна тяжёлая проблема – так называемая экспериментальная невесомость, когда предсказания теорий становится всё труднее проверить на опыте.

Скорее всего, однако, до триумфа, о котором мечтают теоретики, ещё далеко. К тому же всегда будет существовать много фундаментальных вопросов, на которые любая теория не сможет дать окончательных ответов.

Стандартная фридмановская модель, как известно, предсказывает два варианта конца современной Вселенной – либо «тепловая смерть» в результате непрерывного расширения, либо последующее сжатие. Согласно теории, первому сценарию соответствует средняя плотность материи меньше чем 10^-29г/см³, второму – больше этой величины. По данным астрофизики, современные оценки плотности как раз дают 10^-29 г/ см³, поэтому выбор между обоими эволюционными сценариями, оба из которых «хуже», остаётся как будто неопределёнными.

Однако наблюдения над аномалиями в движении звёзд и галактик привели астрономов к выводу, что кроме видимого вещества во Вселенной должна существовать недоступная прямым наблюдениям «тёмная материя», содержание которой намного превосходит количество вещества. Вопрос о природе этой материи неясен. Возможно, это холодный межзвёздный газ, белые карлики, нейтрино или другие странные частицы.

Отличный от стандартных прогнозов взгляд на будущее Вселенной можно получить, используя идеи нелинейной науки. Факт рождения Вселенной из вакуума означает, что её нельзя рассматривать как замкнутую систему и, следовательно, её эволюция подчиняется закономерностям теории самоорганизующихся систем. И следовательно, теория Всего, о которой мечтают физики, должна включать динамическую неустойчивость. А это означает, по мнению И.Р. Пригожина, что по мере того, как Вселенная эволюционирует, обстоятельства создают новые закономерности.

Одно из таких нестандартных обстоятельств – возможность рождения дочерних вселенных. Исходный постулат этой гипотезы состоит в том, что существует пространственно – временная пена – квантовые флуктуации на уровне планковских масштабов. Существование этой пены можно проверить экспериментально, наблюдая реакцию на неё мощных гамма – квантов с энергией порядка 10¹⁶ГэВ, излучаемых ядрами галактик или квазарами. Если зоны такой пены существуют, то становится возможным спонтанное рождение обособленных пространственно – временных областей, гравитационно отделённых от Вселенной – материи. Наблюдать их можно по мощным вспышкам излучения, идущего «ниоткуда».

Возможен индукционный механизм возникновения таких областей вследствие столкновения двух частиц сверхвысокой энергии (файербол).

Одна из наиболее острых и спорных проблем при обсуждении современной научной картины мира – это так называемый антропный принцип. Это вопрос о роли и месте разумной жизни во Вселенной, а более конкретно – человека.

Оказалось, что во Вселенной существует очень точная подгонка фундаментальных физических констант, и даже малые отклонения от стандартных значений привели бы к такому изменению свойств Вселенной, что возникновение в ней человека стало бы невозможно. Эту проблему исследовали Г.М. Идельс, А.М. Зельманов, Б. Картер, Ф. Хойа, Н.Л. Розенталь, Ф. Типлер, Дж. Уилер, С. Хокинг и другие учёные. Констатация этой удивительной приспособленности Вселенной к существованию в ней человека получила название антропного принципа (АП).

В наиболее парадоксальной форме так называемого сильного АП эту идею сформулировал в 1973г. Б. Картер, использовавший парафраз известного афоризма Декарта: «Cogito, ergo mundus talis est» («Я мыслю, следовательно, Вселенная такова, какова она есть»). Есть и другие, не менее парадоксальные формулировки АП. С. Хокинг: «Вселенная такова, какой мы её наблюдаем, по той причине, что существует человек». Ф. Хойа: «Здравая интерпретация фактов даёт возможность предложить, что в физике, а также в химии и биологии экспериментировал ”сверхинтеллект” и что в природе нет слепых сил, заслуживающих внимания». Дж. Уилер: «В некотором странном смысле это является участием Бога в Создании Вселенной».

Ф. Типлер предложил финалистскую версию АП, в основе которой лежит постулат вечности жизни, точнее, реализации программы производства информации.

На основании своей концепции Типлер утверждает, что Вселенная должна быть закрытой. Она потенциально содержит точку Омега как финал, в котором сливается все мировые линии событий.

Этот всеохватывающий эволюционизм Типлера не что иное,как тотальная колонизация Космоса антропоморфным «развертывающимся богом». С точки зрения синергетики это, несомненно, модель эволюционного тупика.

Значительно более рационалистическая интерпретация АП принадлежит Н.Л. Розенталю, который представил его как принцип целесообразности.

Наши основные физические законы, считает он, подчиняются гармонии, которая обеспечивает существование основных состояний. На конкретных примерах варьирования величиной фундаментальных контраст Розенталю удается показать конструктивную роль АП.

Близкую точку зрения разделяют С.П.Курдюмов и Е.Н. Князева. Сложное, отмечают они, связано с иерархическим принципом строения и с необходимостью должно рассматриваться в эволюционном аспекте. На этом основании они формируют эволюционный постулат АП: сложный спектр структур-аттракторов существует лишь для узкого, уникального класса сценариев с нелинейными зависимостями. Недостаток синергетической интерпретации АП состоит в том, что авторы не смогли указать решения задачи морфогенеза, т.е. усложнения, перехода от простых структур к сложным.

Одной из главных идей постнеклассической научной картины мира является идея универсального эволюционизма. Формулировкой и разработкой этой идеи занимались, в частности, И. Пригожин, Э. Янг и Н.Н. Моисеев.

Смысл принципа универсального эволюционизма состоит в том, чтобы представить все эволюционные процессы, происходящие в мире, начиная с возникновения Вселенной, образования веществ, звёзд и галактик и до социокультурной динамики, как целостный процесс самоорганизации всего сущего, подчиняющийся общим фундаментальным закономерностям и развивающийся в целостном многомерном онтологическом пространстве.

Концепция универсального эволюционизма пока далека от завершения и существует скорее в виде исследовательской программы. Это, однако, не уменьшает её онтологического, гносеологического и этического значения. Третий из числа этих аспектов при обсуждении проблемы может вызвать недоумение, однако именно он занимает центральное место во всей концепции.

Одним из важнейших следствий концепции универсального эволюционизма является принцип коэволюции человеческого социума и среды обитания, включая космическое пространство. Этот принцип – прямой результат применения методов нелинейного мышления. Считается, что только сознательное следование этому принципу сможет обеспечить человечеству в ближайшем будущем режим устойчивого прогрессивного развития. Для поддержания устойчивого, неразрушающегося режима социальной эволюции этот принцип играет фундаментальную роль. Он является прямой антитезой классического принципа механистического миропредставления – «природа не храм, а мастерская, и человек в ней – хозяин», - следование которому и привело к экологическому кризису.

На основе идей универсального эволюционизма в настоящее время ведутся разработки программы универсальной истории. Есть основания предполагать, что фундаментальным фактором, который определяет онтологическое единство всех эволюционных процессов, развивающихся на разных уровнях реальности, являются нелокальные и атемпоральные семантические протоструктуры квантового вакуума.

 

Литература по теме.

1. Владимир Ю.В. Метафизика. М., 2002.

2. Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое. М., 1989.

3. Курдюмов С.П., Князева Е.Н. Основания синергетики. М., 2002.

4. Введение в историю и философию науки / С.А. Лебедев [и др.]. – М., 2007.

5. Лесков Л.В. Нелинейная Вселенная. М., 2003.

6. Линде А.Д. Физика элементарных частиц и инфляционная космология. М., 1990.

7. Пенроуз Р. Новый ум короля. М., 2003.

8. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. М., 2000.

9. Хокинг С. От Большого взрыва до чёрных дыр. М., 1990.

10. Энштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. М., 2001.

11. Laszlo Y. The Whispering Pound. A Personal Guide to the Emerging Vision of Science. Rockport MA, 1996.

 

 

Тема 6