Предопределённость (детерминизм) и спонтанность: проблема двух парадигм движения в природе

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 101.1

Предопределённость (детерминизм) и спонтанность: проблема двух парадигм движения в природе

Евгений Валериевич Ковешников

Уссурийский государственный педагогический институт

История вопроса детерминизма (от англ. determine определять; устанавливать; обусловливать), спра-ведливости ради будет замечено, началась давно и уходит корнями в далёкие времена Античности. Учение атомистов разделило всю Вселенную на две части: бытие (атомы) и небытие (пустоту). «Миры возникают из атомов, несущихся в мировом пространстве («великой пустоте»), благодаря вихревым движениям, разде-ляющим первоначальные хаотические скопления атомов на скопления, однородные по форме и величине входящих в них атомов» [4, с. 80]. В картине мира, предложенной Демокритом, присутствуют два фунда-ментальных процесса: возникновение новых миров (и разрушение старых) и движение атомов в мировом пространстве пустоты. Процессы возникновения и разрушения предопределены, логически обоснованы и, так сказать, узаконены. Про предопределённость движения атомов ничего сказать нельзя. Известно лишь, что двигателем для каждого атома служит пустота, а атомы в своих вихревых движениях подобны пылин-кам в лучах солнечного света. Однозначной уверенности, прописывает ли Демокрит законы движения ато-мов, нет у современных философов. Эта проблема волновала и последователей атомистического учения. эпикур демокрит мир

«Спонтанные отклонения введены Эпикуром для спасения картины мира от фаталистической детермини-рованности, которая кажется ему более угнетающей идеей, чем религиозный фатализм. <…> Чтобы картина мира не зашла в тупик естественнонаучного фатализма, Эпикур допускает в самых элементар-ных процессах природы, в движении атомов, некоторые спонтанные, не вызванные механической необхо-димостью отклонения» [Там же, с. 89].

Аристотель тоже задумывался над этой проблемой случая и предопределённости: «В числе причин назы-вают также случай и самопроизвольность и говорят, что многое и существует и возникает благодаря случаю и самопроизвольно. Каким образом случай и самопроизвольность принадлежат к указанным выше причинам, [далее], означают ли случай и самопроизвольность одно и то же или [нечто] разное и, вообще, что такое случай и самопроизвольность это надо рассмотреть. Ведь некоторые сомневаются, суще-ствуют они или нет; они утверждают, что ничто не происходит случайно, но для всего, возникновение чего мы приписываем самопроизвольности или случаю, имеется определенная причина; например, если кто-либо вышел на [рыночную] площадь и случайно встретил там кого желал, но не предполагал увидеть, то причиной этого было желание пойти купить что-нибудь. Равным образом и относительно всего проче-

го, что называется случайным, всегда можно найти определённую причину, а не случай, так как поис-тине показалось бы странным, если бы случай представлял собой что-нибудь, и всякий стал бы недоуме-вать, почему никто из древних мудрецов, указывая причины возникновения и уничтожения, ничего не выяс-нил относительно случая; однако, по-видимому, и они полагали, что ничто не существует случайно» [1, II, 4]. Спустя века нечто подобное будет говорить и Лаплас.

Пьер Симон Лаплас (1749-1827) жил в эпоху Нового времени, эпоху рационализма, эпоху классической науки. В то время существовало множество научных представлений и подходов в понимании Мира: натура-лизм, комбинаторность, квантитатизм, аналитизм, геометризм и т.д. Особо следует отметить подход меха-ницизма в науке того периода. «Механицизм гипертрофия механики как способа миропонимания. Господ-ствует редукционистская идеологема о мире-машине и человеке-автомате, которые ввиду этого доступ-ны познанию» [7, с. 85]. Именно на таком подходе и был основан детерминизм Лапласа. Это уже не просто философские рассуждения, это механико-математическая трактовка проблемы.

В чём заключается идея этой программы? Вот слова самого Лапласа: «Мы должны рассматривать современное состояние Вселенной как результат её предшествовавшего состояния и причину последующего. Разум, который для какого-то данного момента знал бы все силы, действующие в природе, и относи-тельное расположение её составных частей, если бы он, кроме того, был достаточно обширен, чтобы подвергнуть эти данные анализу, обнял бы в единой формуле движения самых огромных тел во Вселенной и самого лёгкого атома; для него не было бы ничего неясного, и будущее, как и прошлое, было бы у него перед глазами… Кривая, описываемая молекулой воздуха или пара, управляется столь же строго и определён-но, как и планетные орбиты: между ними лишь та разница, что налагается нашим неведением» [3, с. 213].

Идея Лапласа: «физика должна быть сведена к механике, а последняя решает все задачи путём диффе-ренциального исчисления. Достаточно проинтегрировать систему дифференциальных уравнений, описы-вающих движение всех без исключения тел и частиц, составляющих Вселенную, чтобы получить исчерпы-вающее знание того, что есть, что было и что будет. Всякая случайность, согласно этой программе, есть лишь результат нашего незнания» [Там же].

Интегрировать систему дифуравнений не наша здесь задача. Однако к некоторым математическим формулам прибегнуть придётся. Они отразят в символьном виде слова Лапласа.

Пусть U(ti) состояние Вселенной в момент времени ti. ti+1 следующий момент времени, тогда U(ti+1) состояние Вселенной в этот следующий момент. Тогда лапласов детерминизм «утверждает, что U(ti) есть причина U(ti+1), а U(ti+1) следствие U(ti), причём, U(ti+1) с абсолютной необходимостью вытекает из U(ti), в согласии с некоторым универсальным законом L, так что можно было бы записать: L(U(ti)) = U(ti+1)» [5]. Важно заметить, что «ничего иного, кроме U(ti+1) получиться из U(ti) не может» [Там же]. Та-ким образом, зная закон L и состояние Вселенной на момент времени t0, можно однозначно вывести состоя-ния Вселенной как на моменты времени t1, t2, t3,…, tn, так и на t-1, t-2, t-3,…, t-n.

Логика как научное знание окончательно сформировалась уже в XX веке. Лапласов детерминизм про-грамма, имеющая в своей основе зачатки логики. Тут не только чистая механика. Причина, следствие, выво-димость ключевые слова программы. Выдержит ли детерминизм критику со стороны современной логики? Построим модель нашего мира, составленную из простых (атомарных) высказываний о нём. То есть множе-ство всех этих высказываний и есть модель Мира. По мнению логика и философа, профессора Е. А. Сидо-ренко, «множество предложений, образованное из всех истинных атомарных предложений и отрицаний всех ложных, представляет собой описание состояний реального (действительного) мира на какой-то данный момент. <…> Упоминание о данном моменте, очевидно, приходится делать не случайно. Уже в некоторый следующий момент мир изменится, и какие-то из истинных ранее предложений станут лож-ными, и наоборот, некоторые ложные непременно станут поэтому истинными. Этому новому миру будет соответствовать иное описание состояний…» [6, с. 253]. Более того, и это надо понимать, «замена неко-торого атомарного предложения на его отрицание, как и замена обратного рода, влечёт в таком случае целый шлейф следствий. <…> И вообще, всякое изменение в реальном положении дел влечёт бесчисленное количество последствий» [Там же, с. 254]. Таким образом, идея классического детерминизма вселенского масштаба с позиции логики становится несостоятельной, гиперумозрительной, оторванной от реальности. Никакого предсказательного закона L тут вывести нельзя. Лапласов детерминизм может быть распростра-нён лишь на локальную часть Вселенной, очень небольшую её часть. Едва ли какой разум смог бы объять «в единой формуле» такое множество высказываний и оперировать с ними.

Концепция детерминизма Лапласа гласит, что в Мире нет места случайности: от частиц до Вселенной в целом всё подчиняется строгим законам предопределённости. Если нам удастся найти во Вселенной случай-ности, то детерминизм в его классическом жёстком варианте окажется несостоятельным уже не только с позиции логики, но и физики.

Пусть атом поглотил квант энергии и вышел из стационарного состояния. Но это новое возбуждённое состояние для атома является неестественным, и он стремится вернуться в своё прежнее стационарное со-стояние. Известно (с большой степенью точности) время поглощения фотона и направление его движения. Однако этих знаний недостаточно, чтобы точно сказать, когда именно атом испустит поглощённый фотон (или фотоны суммарной энергии поглощённого кванта) и какое направление движения будет у фотона (фо-тонов).

Вселенная гораздо более сложна, чем было принято думать во времена Лапласа. Чтобы тот таинственный лапласовский разум мог знать о Вселенной всё, включая квантовое состояние каждого её атома, состояние каждой составляющей его частицы, ему бы потребовался колоссальный объём памяти. И это только для хранения информации лишь о вещественно-материальной части Вселенной!

В своё время (50-е гг. XX века) французский физик Л. Бриллюэн смог строго проанализировать пробле-му предопределённости в Природе, но не только с позиции квантовой механики (уже тогда был известен принцип неопределённости Гейзенберга), а с позиции теории информации, разрабатываемой им. Согласно этой теории, при измерении и наблюдении невозможно свести неопределённости измерения (погрешности) к нулю. Неопределённость, случайность объективно существуют и дело здесь вовсе не в качестве и точности измерительного прибора. Просто, чем более точную информацию мы хотим получить, тем больше для этого надо затратить энергии. С этой аксиомой нам приходится сталкиваться в повседневной жизни очень часто, но у Бриллюэна этот постулат прописан более строго и математически обоснован. Он пишет: «Лаплас свыше века назад изобрёл свой демон, которому, как предполагалось, точно известны положения и скорости всех атомов во Вселенной и который точно рассчитывает будущую эволюцию всего мира. <…> И принцип неопределённости, и негэнтропийный принцип информации делают точный детерминизм по Лапласу пол-ностью нереальным. Чтобы измерить с большой точностью начальные положения и скорости всех ато-мов во Вселенной, демон должен был бы обладать <…> бесконечно большой энергией. Таким образом, точ-ное определение начальных условий физически невозможно» [2, с. 141].

Жёсткий лапласов детерминизм научная программа, базирующаяся на концепции механицизма. Недос-татки последнего автоматически достаются и этой программе. Представление о Мире как о системе наборов состояний, жёстко связанных между собой, исключающей всякую случайность, конечно, ошибочно. Ошибка Лапласа в том, что в небесной механике он «видит вершину механики как науки вообще, в которой находит своё полное подтверждение принцип механического понимания природы» [3, с. 213]. Ситуация, когда учё-ный уверовал в какой-то ограниченный научный метод как во всемогущий инструмент познания, не нова. После Лапласа она повторялась и в XX веке. Будет повторяться и впредь.

Мысль о спонтанности, случайности в Природе возникла в Древности как отрицание пессимистического фатализма, потом была отвергнута в эпоху классической науки и вновь реанимирована в XX веке. В совре-менную научную картину мира лапласов детерминизм не вписывается. Но как отмечает физик В. Л. Янчи-лин, «даже в наше время некоторые учёные, также как и Эйнштейн, придерживаются статистической интерпретации квантовой механики и отвергают копенгагенскую. Они предполагают, что частица дви-жется по определённой траектории, но её движение зависит от каких-то пока неизвестных скрытых параметров. Они надеются ввести в квантовую механику эти дополнительные параметры, чтобы можно было однозначно предсказать движение частицы. С этой точки зрения объективной неопределённости и случайности не существует. Просто нам пока неизвестны значения скрытых параметров» [8, с. 93-94].

Согласно современным представлениям об эволюции Вселенной, случай и предопределённость играли большую роль при её формировании. «На ранней стадии эволюции Вселенной вся материя в ней находилась в виде излучения, которое, находясь в сильно сжатом состоянии, превращалось в вещество и антивещест-во. Процесс образования вещества и антивещества с последующей аннигиляцией происходил непрерывно. При этом с неизбежностью возникали флуктуации, случайные отклонения плотности вещества (антиве-щества) от среднего значения. Эти флуктуации приводили к тому, что в одной области пространства бы-ло чуть-чуть больше вещества, а в другой, наоборот, антивещества. Из-за расширения Вселенной в ка-кой-то момент времени эти области перестали контактировать друг с другом. <…> И таким образом, во Вселенной образовались области, состоящие только из вещества или, наоборот, антивещества» [Там же, с. 187]. Таким образом, вначале случай вносит асимметричность в распределение вещества и анти-вещества в молодой Вселенной, а вот уже потом начинает работать явная предопределённость, ведь после полной аннигиляции в какой-то отдельно взятой изолированной области расширяющейся Вселенной оста-нется только то, чего изначально было больше, либо вещество, либо антивещество. Это немного напоми-нает игру с бросанием кубика: сколько выпадет пешке пройти шагов неизвестно, это дело случая, но как только кубик остановится и игрок увидит выпавшее число очков, всё становится в высшей степени предо-пределено до следующего хода. Пожалуй, это была действительно грандиозная космическая игра Природы.

Сегодня идея предопределённости и причинно-следственной взаимосвязи событий используется в разно-образных научных прогнозах и мысленных экспериментах. Учёные пытаются смоделировать мир при воз-никновении в нём тех или иных событий, проследить, к каким последствиям они приведут. На базе учения о предопределённости создаются философские и религиозные течения. Писатели-фантасты часто и не без ус-пеха используют концепцию детерминизма в своих произведениях. Даже развитие и эволюция самого науч-ного знания отчасти подчиняется законам детерминизма: учёные, разделённые государственными граница-ми, разных национальностей и вероисповеданий, разных взглядов, порой приходят к одним и тем же науч-ным открытиям. Если открытие не было опубликовано, то через некоторое время его делает и публикует другой учёный, даже не догадывающийся, что он не первый дошёл до истины. Это объясняется детермини-рованностью логики, лежащей в основе научного знания.

Список литературы

1. Аристотель. Физика [Электронный ресурс] // Библиотека сервера Философского факультета МГУ. URL: http://www.philos.msu.ru/library.php?sid=2 (дата обращения: 27.10.09).

2. Бриллюэн Л. Научная неопределённость и информация / пер. с англ.; под ред. и с послесл. И. В. Кузнецова. Изд. 3-е. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2010. 272 с.

3. Гайденко П. П. История новоевропейской философии в её связи с наукой. Изд. 2-е, испр. М.: Книжный дом «ЛИБ-

РОКОМ», 2009. 376 с.

4. Кузнецов Б. Г. История философии для физиков и математиков. М.: Наука, 1974. 352 с.

5. Моисеев В. И. Жесткий (лапласовский) детерминизм [Электронный ресурс] // Философия и методология науки: биб-

лиотека «Полка букиниста». URL: http://society.polbu.ru/moiseev_sciencephilo/ch55_i.html (дата обращения: 10.04.09).

6. Сидоренко Е. А. Логика. Парадоксы. Возможные миры: размышления о мышлении в девяти очерках. М.: Эдиториал УРСС, 2002. 312 с.

7. Философия науки: учебное пособие для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. / под ред. С. А. Лебедева. М.: Академиче-ский проект, 2006. 736 с.

8. Янчилин В. Л. Неопределённость, гравитация, космос. М.: Едиториал УРСС, 2003. 248 с.

Размещено на Allbest.ru