Из Лебедева С.А.Философия науки.

Из Лебедева С.А.Философия науки.

Раздел VI. Современная научная картина мира.

 

 

Согласно распространенному определению объективную реальность понимают как материальный мир в целом, во всех его формах и проявлениях, существующий независимо от человеческого сознания и первичный по отношению к нему. В этом определении отчетливо просвечивается принцип механистического миропредставления, сформулированный Декартом в виде противопоставления двух типов реальности – res extensa и res cogitans, мира вещей и духовного мира (мира сознания). Современная наука стремится снять это противопоставление и найти универсальную протоструктуру, ответственную за проявленные обоих феноменов.

 

Академик В.И. Вернадский, говоря о научном познании реальности, выделяет три пласта этого феномена: явления космических просторов, близкие нашей человеческой «природе» явления планетные и явления микроскопические. Научно наблюдаемые феномены жизни могут проявляться во всех трех пластах. Будем в дальнейшем вкладывать в понятие «реальность» именно такое содержание.

Житейские представления о мире как о реальности основаны на религиозных, философских, исторически-бытовых построениях. Научное отражение полностью абстрагируется от этих представлений и целиком опирается на научную методологию. Наука (греч. Episteme, лат. scientia) – это процесс ориентированный на выявление наиболее общих свойств мира. Основой этого процесса служит научная методология – система алгоритмов решения этой задачи, а его результатом является получение научного знания, служащего удовлетворению базовых человеческих потребностей. Первая из этих потребностей – познавательная доминанта человеческой психики, вторая – научное обеспечение новых технологий, которые используются для расширения границ гомеостаза и освоения новых экологических ниш во всем многомерном пространстве существования человека.

Следующее базовое понятие, которое мы будем использовать, говоря о научной картине мира, – метафизика. В разные исторические эпохи в этот термин вкладывалось различное содержание, отсутствует общепризнанная интерпретация и в наше время. Будем понимать под «метафизикой» философское осмысление физической картины мира и в первую очередь фундаментальных понятий, лежащих в основе тех или иных научно-теоретических моделей реальности. К этому необходимо добавить, что современная наука пока не может предложить универсальную теоретическую модель мира как целостной системы, а имеет дело с совокупностью частных моделей, каждая из которых удовлетворительно отражает свойства одного из фрагментов реальности. Поэтому современную научную картину мира следует понимать как систему этих частных моделей.

Следующее существенное понятие – онтология – подобно метафизике также не имеет вполне однозначной интерпретации. Довольно часто онтологию рассматривают как самостоятельную философскую дисциплину, которая является основополагающей частью метафизики и предметом который является изучение наиболее фундаментальных структур бытия. Используя это толкование, мы можем определить онтологию науки как направление, исследующее структуру, универсальные закономерности объективной реальности и ее эволюцию.

Область научных интересов – поиск ответов на вопросы «что?, как?, почему? ».

На вопрос «зачем? » наука раньше отвечала с трудом, проигрывая на этом «поле» философии, религии и искусству. Однако, в связи с развитием теории самоорганизующихся систем, или синергетики, при построении научной картины мира появилась возможность отразить и телеологические аспекты реальности.

Основной метод построения частных научно-теоретических моделей реального мира – это формирование ее гипотетико-дедуктивных моделей. Первый этап конструирования такой модели – построение фундаментальной гипотезы, из которой дедуктивным путем выводятся следствия и предсказания, которые на втором этапе могут быть проверены опытным путем. Если опыт подтверждает предсказания, то гипотеза получает признание в качестве теоретической модели, удовлетворительно описывающей реальность. Основания для конструирования: обобщение эмпирической информации и неалгоритмическое постижение реальности, получаемое путем интуитивного спонтанного озарения.

Рассмотрим основные методологические принципы, используемые при построении современных научных моделей реальности. Во-первых, это натурализм, т.е. отрицание существования каких-либо сверхъестественных или духовных феноменов, познание которых невозможно посредством научных методов. Во-вторых, это принцип, согласно которому не может существовать картин мира, которые не опирались бы на теоретический аппарат точных наук и в первую очередь физики. В-третьих, это фаллибилизм – убеждение в том, что мы не можем рассчитывать на получение абсолютно достоверной и полностью завершенной картины мира. Каждая конкретная теория имеет свои границы применимости и может быть подвергнута изменениям и усовершенствованиям. В-четвертых, это принцип фальсификации – возможность опытного опровержения утверждений теории. В соответствии с этим принципом любое принципиально не фальсифицируемое знание, например религиозные догматы, нельзя считать научным. Пятый методологический принцип – историзм – является, быть может, менее строгим. Его смысл в том, что не могут существовать модели картин мира, свободные от идеологических, познавательных и телеологических влияний своей исторической эпохи. Механическая картина мира Ньютона не могла появиться в античную эпоху, а современники Ньютона были бы не в состоянии принять идеи Эйнштейна. С историзмом тесно связав и следующий, шестой методологический принцип, который мы назовем модернизмом: построение научной картины мира никогда не имело характера абстрактно-познавательного процесса, напротив, каждый раз речь шла о процессе наиболее адекватного научного отклика на очередной вызов истории – такого теоретического отклика, который послужил бы базой для создания суммы технологий, обеспечивающих модернизационное преодоление очередной исторической бифуркации.

Из пятого и шестого эпистемологических принципов следует, что картина мира обладает важным фундаментативным свойством: она динамична, постоянно находится в движении и способна к развитию.

Натурфилософская парадигма.

Картина мира, соответствующая этой парадигме, возникла в античной Греции. Получила первая концепция Вселенной, доступная интеллектуалу, принадлежит Пифагору. Оценивая его роль в формировании миропредставления, которое можно назвать научным, Б. Рассел писал: «Пифагор по своему влиянию как на древнюю, так и на современную эпоху… является одним из наиболее значительных людей, когда-либо живших на земле, – и в том случае, когда он был мудр, и в том, когда он ошибался.» Пифагору принадлежат идеи всеобщей Гармонии Вселенной, которую он назвал космосом (cosmos по-гречески означает Мир, Вселенная, Гармония) и предположил, что его структура определяется соотношениями чисел. Математический характер имела и космогония Пифагора.

В античной философии сформировались две школы, по-разному описывавших структуру мироздания. Сторонники понийской школы (Фалес, Анаксимандр, Гераклий) утверждали, что существует два слоя реальности – физический, который воспринимается нашими чувствами, и метафизический, который лежит за пределами наших восприятий и составляет «архэ» – скрытую сущность вещей. По мнению представителей другой школы – эпеастов (Парлевид) абсолютно лишь вечное и неизменное, единое. Что же касается видимых явлений, то это химера, порожденная объективном неких чувств.

На следующем этапе развития античного миропредставления были оформлены две альтернативные картины мира. Первая из них принадлежит Левкиппу и Демокриту, которые считали, что в мире нет ничего, кроме разнообразных атомов и пустоты. Отсутствует и какая-либо свобода воли или выбор, т.к. все происходящее однозначно предопределено движениями атомов, в мире нет ничего случайного. Другая космологическая модель разработана Платоном, утверждавшим, что действительный мир – это идеи, а все видимое и воспринимаемое чувствами лишь их отражение, однако же – вполне реальное. Таким образом, концепция мировоздания Платона дуалистична: истинный мир совершенен, вечен и неизменен и может быть постигнут лишь работой ума, а материальный подлунный мир в отличие от него подвержен изменениям и распаду. Единственной причиной космоса является Демиург, творец. Основной принцип космологии Платона – математическая Гармония, порядок, красота.

Вершиной античной натурфилософии явилась космология Аристотеля. Если у Платона субстанцией, т.е. истинной реальностью, считались эйдосы, идеи, то в учении Аристотеля роль субстанции отводилась видимому миру. Учение Аристотеля о мироздании изложено в двух книгах – «Метафизике» и «Физике». Первая посвящена исследованию высших причин космоса, т.е. всего вечного, бестелесного, неподвижного. Предметом второй является природа, материальный мир – видимый, текучий, подверженный законам случая.

Как снять фундаментальное противоречие между обоими пластами реальности? Чтобы решить эту проблему, Аристотель вводит два рода бытия – возможное и действительное. Первое – это материя, которая в первозданном состоянии напоминает хаос, второе – форма, ее воздействие на материю сообщает ей предметное бытие, движение, доступное опыту. Таким образом, потенциально возможное превращается в актуальную реальность под причинным воздействием формы. Механизм этого воздействия Аристотель называл энтелехией. Придуманную им концепцию мироздания называют гилеоморфизмом (от греческих слов hyle – материя, morphe – форма.) Природа, понимаемая как совокупность вещей и энтелехии, – это уже не хаос, а гармоничный космос.

Космография античности практически полностью гелиоцентрична, единственным исключением явилось учение Аристарха Самосского, который поместил в центр мира не Землю, а Солнце. Однако греческая натурфилософия не восприняла его идей, в частности потому, что в его гелиоцентрической системе оказалось затруднительным объяснить обратное движение планет. Кроме того, гелиоцентрическая система противоречила физике Аристотеля. С этой задачей, с помощью введения эпициклов, легко справился Клавдий Птолемей в своей геоцентрической системе мироздания.

 

Механическая картина мира.

Натурфилософская система Аристотеля оставалась основой общепризнанной картины мира на протяжении почти двух тысяч лет, до XVI в. Фома Аквинский объединил систему Аристотеля с христианской философией. И лишь в эпоху Возрождения большинство философов стало отдавать пальму первенства Платону.

Наступившая в XVI – XVII вв. новая историческая эпоха поставила в центр научных интересов астрономию и астрологию. В развитии первой нуждались мореплаватели, требовалось также уточнить календарь – расчет дней равноденствия, пасхалий, разобраться с вопросом об угловых размерах Луны и т.п. Что касается астрологии, то в этот век, когда все были суеверны, ее услуги пользовались большим спросом.

За решение первой задачи взялся Н. Коперник, который в своей книге «De Revolutionibus orbium coelestium» («Об обращении небесных сфер») обосновал гелиоцентрическую систему мира. «В таком великолепнейшем храме, – писал он,

– кто мог бы поместить этот светильник в другом лучшем месте, как не в том, откуда он

может одновременно все освещать. Конечно, именно так Солнце, как бы восседая на царском троне, правит обходящей вокруг него семьей светил». Сформулированные Коперником постулаты о движении небесных светил вокруг Солнца потребовали внести серьезные изменения в физику Аристотеля, где признавалась потенциальная бесконечность (бесконечная делимость), но была неприемлема бесконечность актуальная («бесконечность большого тела».)

«Великий круг», орбита Земли, – писал Коперник, – по отношению к звездной сфере подобен точке. « До каких пор распространяется это необъяснимость, неизвестно», – уточнял свой вывод Коперник.

В расхождении с физикой Аристотеля современники увидели слабость системы мира Коперника. Позже эта слабость обернулась силой, т.к. послужила одной из предпосылок смены физической парадигмы. В мировоззренческом смысле система Коперника знаменовала освобождение науки от теологии, а также означала возврат от Аристотеля к Пифагору и Платону.

Над развитием идей Коперника о бесконечности Вселенной думали Николай Кузанский и Джордано Бруно. У Вселенной нет центра, – писал Кузанский, – она потенциально бесконечна. Дж. Бруно сделал следующий шаг и заявил, что Вселенная бесконечна актуально, а мир и Бог – это одно и тоже. Не нужна, согласно Бруно, и гипотеза Аристотеля о различии материи и формы – это также одно и то же. Но прославила Бруно на века другая идея – концепция множественности обитаемых миров.

Ученый мир долго не мог принять систему Коперника. Тихо де Браге придумал собственную систему мира, поместив в центр Вселенной Землю и заставив крутиться вокруг нее Луну и Солнце, вокруг которого вращались все остальные планеты. Стремясь опровергнуть Коперника, Браге полжизни потратил на то, чтобы составить новые звездные таблицы, более точные, чем у Птолемея. Уже после его смерти И. Кеплер, используя эти таблицы, открыл свои законы движения планет вокруг Солнца. Это было очередное торжество идей Коперника.

Галилео Галилей был первым ученым, который посмотрел на небо через телескоп, или perspicilium, подзорную трубу, как он его называл. Это позволило ему сделать много открытий, обогативших астрономию: спутники Юпитера, горы на Луне, пятна на Солнце, кольца Сатурна. Млечный путь оказался множеством звезд. В 1572 г.Галилей наблюдал вспышку сверхновой и тем самым доказал, что звезды не вечны.

Рождение философии Нового времени связывают с именем Рене Декарта.

Фундаментальный принцип научного познания мира, согласно Декарту, состоит в том, что наука должна не просто устанавливать законы реального мира, но и находить причины всех явлений природы. Весь мир, по Декарту, – machina mundi, это сложнейший механизм, созданный величайшим мастером – Богом. Познание мира сводится поэтому к конструированию его подобия на основе умозрительных гипотез и с помощью математической теории. Если Платон утверждал, что точную науку о природе создать невозможно, то Декарт провозгласил прямо противоположное: математика – самая достоверная из наук, она – основа физики.

Образ мира у Декарта дуалистичен: существует протяженный мир вещей и предметов, res extensa и res cogitans – непротяженный и неделимый мир духа, сознания. Источником движения в мире является Бог.

Вершина механистического мировоззрения – система мира, построенная Исааком Ньютоном и описанная в его главной книге «Philosophia Naturalis Principia Mathematica» («Математические начала натуральной философии»), опубликованной в 1686 г. В основе концепции мировоздания Декарта лежала гипотетическая физика, иными словами, предположения, которые не следовали непосредственно из опыта. Отказавшись от такого подхода, Ньютон провозгласил: «hypoteses non fingo» («гипотез не измышляю.») Его научный метод – это физика принципов, или аксиом, которые хотя и не могут быть получены логическим путем из опыта, но обосновываются непосредственным опытом. Космология Ньютона основана на законе всемирного тяготения.

 

,

где F– сила тяготения, G- гравитационная константа, m₁m₂ – массы взаимодействующих тел, R – расстояние между ними, а также на трех механических законах движения.

Используя математический аппарат своей теории, Ньютон теоретически объяснил законы Кеплера, разработал теорию движения Луны и комет, объяснил механику возникновения приливов, предложил теорию искусственного спутника Земли, предсказал приплюснутую форму Земли. Космология Ньютона стала первой в истории науки подлинно всеобъемлющей гипотетико-дедуктивной системой мировоздания.

Окончательное оформление эта система мира получила к концу XVIII в. в результате трудов блестящей плеяды французских и немецких ученых А. Клеро, М. Эйлера, Ж. Лагранжа, П. Лапласа. И. Канту и Лапласу принадлежит заслуга создания динамической модели мироздания.

 

Кванты и относительность.

 

Сначала была решена проблема «ультрафиолетовой катастрофы». И привело это к радикальному пересмотру фундаментальных понятий материи и поля. Первый шаг в этом направлении в 1900 г. сделал Макс Планк, выдвинувший гипотезу о квантах электромагнитного излучения. Согласно этой гипотезе, излучение испускается в виде отдельных порций энергии (квантов), величина которых пропорциональна частоте излучения:

E= hν,

где h – фундаментальная постоянная, имеющая размерность действия (эрг∙ с.) и впоследствии названная планковской. Используя эту гипотезу, Планк получил выражение для распределения энергии в спектре излучения черного тела, совпадающее с экспериментом.

Следующий шаг в 1905 г. сделал Альберт Эйнштейн, который показал, что свет не только испускается, но и поглощается в форме квантов энергии. После этого такие квантованные порции электромагнитного излучения стали называть фотонами. Стало ясно, что электромагнитное излучение обладает парадоксальными свойствами: в некоторых опытах оно проявляет свои волновые свойства, в других оно напоминает поток корпускул, фотонов.

А вскоре Бройль выдвинул гипотезу, что этот дуализм корпускулярных и волновых свойств присущ не только свету, но и веществу, элементарным частицам. Через несколько лет К. Дэвидсон исследовал рассеяние пучка электронов на монокристаллической мишени и показал, что этот процесс идет в точном соответствии с формулой де Бройля, определяющей волновые свойства электронов.

Становилось все более ясно, что физические свойства элементарных частиц – наименьших порций материи – мало напоминают то, что можно сказать о них на основании механистической картины мироздания. В 1927 г. Вернер Гейзенберг показал, что описание поведения элементарных частиц с помощью классических понятий координат, импульса и энергии лишь приблизительно соответствует их реальным свойствам. Соответствующее ограничение получило название соотношений неопределенности Гейзенберга:

(4)

 

(5)

 

Здесь x – координата частицы, p=mV – ее импульс, Е – энергия, t – момент времени. Смысл формул (4) состоит в том, что нельзя одновременно точно определить значения координаты и импульса частицы, а также энергии для данного момента времени.

В классической механике поведение материальной частицы описывается основным законом динамики (второй закон Ньютона). Заметим, что Ньютон сформулировал этот закон для материальной точки, которая имеет массу, но не имеет размера. Как следует из принципа дуализма волна-частица и соотношений неопределенности, для описания поведения элементарных частиц этот закон неприменим. Выход из этого положения нашел Эрвин Шредингер, который воспользовался идеей де Бройля, сопоставив движение микрочастицы с комплексной функцией координат и времени, которую он назвал волновой и обозначил буквой Ψ. Решение волнового уравнения Шредингера для функции Ψ характеризует состояние микрочастицы.

Уравнение Шредингера является основным уравнением квантовой механики. Физический смысл волновой функции Ψ указал М. Борн. Квадрат модуля Ψ определяет вероятность того, что микрочастица будет обнаружена в пределах некоторого объема. Предсказания квантовой механики, таким образом, в отличие от классики носят вероятностно-статистический характер.

Переход к квантово-механической картине мира позволил снять противоречия, возникшие в связи с «ультрафиолетовой катастрофой». Чтобы сделать понятной неудачу опыта Майкельсона-Морли по поиску эфира, потребовалось описать картину мира на языке теории относительности.

В 1905 г. А. Эйнштейн опубликовал работу «К электродинамике движущихся тел», в которой заложил основы специальной теории относительности. Предложенный им способ решения проблемы состоял в том, чтобы превратить ее в принцип. В основу своей теории он положил два постулата: 1. Скорость света в вакууме одинакова во всех системах координат, движущихся равномерно и прямолинейно друг относительно друга. 2. Во всех таких системах координат одинаковы все законы природы (принцип относительности.)

Из этих постулатов вытекали следствия, ведущие к радикальному пересмотру классической картины мира. Во-первых, оказалось, что не существует ни абсолютного времени, ни абсолютного пространства. Ход времени зависит от системы координат. Во-вторых, стало ясно, что законы природы инвариантны относительно преобразований Лоренца (2)-(3). Отсюда, между прочим, следовал знаменитый «парадокс близнецов».

В-третьих, оказалось, что с увеличением скорости тела кинетическая энергия как бы увеличивает его сопротивление движению, а масса тела при этом возрастает. Отсюда в свою очередь следовало установленное Эйнштейном соотношение эквивалентности массы и энергии:

E=mc² (6)

где с – скорость света. Стало ясно, что масса и энергия по существу сходны, это только разные выражения одного и того же свойства реальности. Формулу (6) можно рассматривать как обобщенный закон сохранения энергии. Принято считать, что именно благодаря дефекту массы при реакции превращения протонов в ядра гелия в соответствии с формулой (6) в недрах звезд выделяется достаточное количество энергии, чтобы поддерживать их существование в течение миллиардов лет.

Четвертое следствие получил Г. Минковский. Он показал, что в рамках модели мира, соответствующей теории относительности, пространство и время – это единый четырехмерный феномен, а не раздельные автономные сущности.

Осталось решить проблему гравитации. Эту задачу в 1916 г. решил Эйнштейн, создав общую теорию относительности (ОТО). Если для формулирования законов классической механики Ньютону потребовался аппарат дифференциального и интегрального исчисления, то в основу ОТО была положена неевклидова геометрия Римана и тензорный анализ. Из ОТО следовало, что гравитация – это искривление пространства вблизи массивных тел.

Картина мира, соответствующая ОТО, содержит всего две автономные реальности – вещество и поле. Законы тяготения – это структурные законы, описывающие гравитационное поле между материальными объектами. Между материей и полем в ОТО нет качественно различия: вещество находится там, где концентрация поля максимальна, поле – там, где она мала. Эйнштейн полагал, что в перспективе всю теорию удастся свести к единственной реальности – полю.

Вселенная, описываемая ОТО, была стационарной. В1922 г. А.А. Фридман, анализируя уравнения ОТО, показал, что теория содержит и нестационарные решения: Вселенная может расширяться. Впоследствии Эйнштейн признался, что не заметив этого решения, он совершил самую большую ошибку в своей жизни.

В 1929 г. Э. Хаббл, наблюдая красное смещение в спектрах излучения далеких галактик, доказал, что Вселенная расширяется на самом деле. Зная скорость, с которой разбегаются галактики, можно было рассчитать, когда начался этот процесс. Согласно современным оценкам, это произошло 13, 7 миллиардов лет назад. Событие, которое привело к возникновению Вселенной, получило название Большой Взрыв.

Интересно оценить масштабы пространства, времени и энергии, которые соответствуют этой стадии эволюции нашего мира. Для этого можно воспользоваться численными значениями фундаментальных констант – постоянной Планка h=6, 62·10^-27

эрг·с, скорость света с=3·10¹⁰ см/с и гравитационной постоянной

и рассчитать соответствующую величину этих масштабов:

 

10^-33 с, 10^-43 см, 10¹⁹ ГэB (7)

 

Эти величины длины, времени и энергии получили название планковских масштабов. Их смысл состоит в том, что они определяют ту границу, до которой применима современная физическая теория. На меньших масштабах перестают работать причинно-следственные связи и ничего нельзя сказать ни о структуре пространства, ни о поведении времени.

 

Нелинейная Вселенная.

 

Первая научная картина мира была построена Исааком Ньютоном. Несмотря на внутреннюю парадоксальность, она оказалась удивительно плодотворной, на долгие годы предопределив самодвижение научного познания мира. В этой удивительной Вселенной не было места случайностям, все события были строго предопределены жестким законом причинности. А у времени было еще одно странное свойство: из уравнений классической механики следовало, что во Вселенной не изменится ничего, если оно вдруг начнет течь в противоположном направлении.

Все 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, то, чего быть не может. 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 заведем 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. таких, 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 определенность. Реальная Вселенная мало похожа на этот образ. Для нее характерны стохастичность, нелинейность, неопределенность, необратимость. Понятие «стрелы времени» утрачивает для нее прежний ясный смысл.

В нелинейной Вселенной законы природы выражают не определенность, а возможность и вероятность. Случайности в этой Вселенной играют фундаментальную роль, а ее 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.) Ключевые термины, введенные в этих теориях, это бифуркация – процесс качественной перестройки и ветвления эволюционных паттернов системы, катастрофы – скачкообразные изменения свойств системы, возникающие на фоне плавного изменения параметров, аттрактор – «притягивающее» состояние, в котором за счет отрицательных обратных связей автоматически подавляются малые возмущения.

В физике, химии и биологии – это работы И.Р. Пригожина и возглавляемой им Брюссельской школы по термодинамике необратимых процессов. Итогом их исследований стало возникновение нового научного направления – теории неравновесных процессов. Профессору Штутгартского университета Г. Хакену, много сделавшего для исследования этих процессов, принадлежит удачный термин – синергетика (по-гречески synergos означает согласованный). В России это работы С.П. Курдюмова, Г.Г. Малинецского, А.А. Самарского).

Рассмотрим базовые принципы нелинейного образа мира. Во-первых, это принцип открытости. Система является открытой, если она обладает источниками и стоками по веществу, энергии и (или) информации. Во-вторых, это принципы нелинейности. Вот пример нелинейных процессов: возьмите лист бумаги и сложите его пополам. Потом еще раз пополам – и так далее 40 раз. Попробуйте угадать, какой толщины получится у вас эта стопка бумаги, не заглядывая на следующую строчку. А проведя нехитрый арифметический подсчет, вы получите поразительный результат – 350 000 км, расстояние от Земли до Луны!

В-третьих, это когерентность, т.е. самосогласованность сложных процессов. Принцип когерентности используется, например в лазерах.

Используя эти принципы, перечислим основные отличительные свойства мира, подчиняющегося нелинейным закономерностям.

1. Необратимость эволюционных процессов. Барьер, который 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 дестерминизма 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 счет 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.

Нелинейная наука ведет к эволюционной синергетической парадигме. Принятие этой парадигмы означает, во-первых, отказ от базовых постулатов традиционной науки:

– от принципов существования абсолютного достоверной истины и абсолютного достоверного знания;

– от принципа классической причинности;

– от редукционизма;

– от концепции линейности;

– от гипотезы апостериорности, т.е. приобретения знаний исключительно на основе прошлого опыта.

Во-вторых, это принятие синергетических принципов конструирования картины мира:

1. Принцип становления: главная форма бытия – не покой, а движение, становление. Эволюционный процесс имеет два полюса: хаос и порядок, деконструкция.
2. Принцип сложности: возможность обобщения, усложнения структуры системы в процессе эволюции.
3. Принцип виртуальности будущего: наличие спектра альтернативных паттернов в постбифуркационном пространстве-времени.
4. Принцип подчинения: минимальное количество ключевых параметров, регулирующих процесс происхождения бифукации.
5. Фундаментальная роль случайностей в зоне бифуркации.
6. Принцип фрактальности: главное в становлении не элементы, а целостная структура.
7. Принцип темпоральности: суперпозиция различных темпоритмов элементов системы.
8. Принцип дополнительности: возможность моделирования эволюции системы с помощью нескольких параллельных теоретических подходов.

 

В свое время классическая картина мира показалась удобной для развития гуманитарных научных дисциплин. Адам Смит и Давид Риккардо, создавая политическую экономию, ввели понятие «невидимой руки рынка», принцип которой им подсказали идеи Ньютона о гравитации. Томас Гоббс, разрабатывая теорию государства, вдохновлялся теорией атомного строения материи.

Методы нелинейной науки, зародившиеся в сфере естественнонаучного знания, оказались 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 позволило получить неплохие результаты, интересные в научном и практическом отношениях.

Современный глобальный кризис в значительной мере обусловлен отставанием научной методологии прогнозирования от практических потребностей. Во многом это объясняется тем, что до сих пор не преодолено наследие классической методологии, а принципы нелинейности мышления еще не получили адекватного применения в области гуманитарного научного знания.

 

 

Философия квантовой теории.

Квантовая механика предсказывает не события, а их вероятности. Эйнштейн заметил по этому поводу, что он не верит, будто Бог играет в кости. Смысл квантовомеханических предсказаний многим представлялся смутным. Р.Фейнман заявил в своей Нобелевской лекции: «Мне кажется, я смело могу заявить, что квантовой механики никто не понимает».

Рассмотрим основные варианты интерпретации смысла квантовомеханических рассчетов. Наиболее распространенным является подход, предложенный Нильсом Бором и Максом Борном и получивший название Копенгагенской интерпретации. Разъясняя смысл этого подхода, Борн писал: «природа не может быть описана с помощью частиц или волн в отдельности, а только с помощью более сложной математической теории. Этой теорией является квантовая механика, которая заменяет собой обе эти модели и только с определенными ограничениями представляет ту или иную из них».

В мире квантовых явлений мы имеем дело с закономерностями, не поддающимися детерминистическому анализу. Существенно новой чертой исследования этих явлений оказывается фундаментальное различие между макроскопическим измерительным прибором и микроскопическими изучаемыми объектами. Работу приборов приходится описывать на языке классической физики, не вводя кванта действия. В силу этих причин, если в классике взаимодействием между приборам и объектом можно пренебречь, то в квантовой физике оно составляет неотъемлемую часть самого явления. Эта особенность приводит к тому, что повторение одного и того же опыта дает, вообще говоря, разные результаты.. которые, следовательно, могут выражаться в форме вероятностных (статистических) закономерностей.

Обобщая этот отказ от классического идеала детерминизма, Бор сформулировал его в виде принципа дополнительности. Количественное выражение этот принцип находит, по его словам, в форме соотношений неопределенности Гейзенберга (4), (5), которые фиксируют границы применимости к квантовым объектам кинематических и динамических переменных, заимствованных из классической физики. Развивая свои мысли о принципе дополнительности, Бор отметил, что он может быть применен также и при анализе процессов социокультурой динамики.

Второй подход к интерпретации квантовой механики называют неоклассическим. Сторонники этого подхода (Д. Бом и др.) полагают, что классический принцип причинности можно сохранить, если ввести в теорию некие скрытые неизвестные пока параметры. Однако этот подход непродуктивен, т.к. никому из его защитников не удалось раскрыть природу этих скрытых параметров.

Статистическую интерпретацию отстаивал Д.И. Блохинцев, который обратил внимание на тот факт, что объектом применения квантовой механики по существу являются не отдельные частицы, а квантовый ансамбль. А поэтому поведение микрочастиц определяется совокупностью статистических закономерностей.

В 1957 г. Х. Эверетт предложил наиболее парадоксальную интерпретацию, которая получила название многомировой. Его идея вызвала крайне противоречивую реакцию в научном сообществе, многие ее решительно отвергли как абсурдную, но некоторые ее приняли, поскольку не увидели конкурентоспособных альтернатив.

123456Следующая ⇒

Поделиться: