Хаос и порядок

...возникновение термодинамики привело естествознание к глубокому расколу в связи с проблемой времени. Более того, даже те, кто считал время необратимым, вскоре разделились на два лагеря. Если запас энергии в системе тает, рассуждали они, то способность системы поддерживать организованные структуры ослабляет, отсюда высокоорганизованные структуры распадаются на менее организованные, которые в большей мере наделены случайными элементами. Не следует забывать, однако, что именно организация наделяет систему присущим ей разнообразием. По мере того как иссякает запас энергии и растет энтропия, в системе инвелируются различия. Следовательно, второе начало термодинамики предсказывает все более однородное будущее (прогноз с чисто человеческой точки зрения весьма пессимистический).

Более того, необходимые процессы являются источником порядка (отсюда и название книги Пригожина и Стенгерс - “Порядок и хаос”). Тесно связанные с открытостью системы и случайностью, необратимые процессы порождают высокие уровни организации, например, диссипативные структуры.

Энтропия - не просто безостановочное соскальзывание системы к состоянию, лишенному какой бы то ни было организации. При определенных условиях энтропия становится прародительницей порядка.

Обратимость (по крайней мере если речь идет о достаточно больших промежутках времени) присуща замкнутым системам, необратимость - всей остальной части Вселенной.

Показывая, что при неравновесных условиях энтропия может производить не деградацию, а порядок, организацию и в конечном счете жизнь, Погожин и
Стенгерс подрывают и традиционные представления классической термодинамики.

Наконец, нельзя не упомянуть еще об одном синтезе, достигнутом в работе Пригожина и Стенгерс, - установлении ими отношения между случайностью и необходимостью.

Согласно теории изменения, проистекающей из понятия диссипативной структуры, когда на систему, находящуюся в сильно неравновесном состоянии, действуют, угрожая ее структуре, флуктуации, наступает критический момент - система достигает точки бифуркации. Пригожин и стенгерс считают, что в точке бифуркации принципиально невозможно предсказать, в какое состояние перейдет система. Случайность подталкивает то, что остается от системы, на новый путь развития, а после того как путь (один из многих возможных) выбран, вновь вступает в силу детерминизм - и так до следующей точки бифукации.

Таким образом, в теории Пригожина и стенгерс случайность и необходимость выступают не как несовместимые противоположности: в судьбе системы случайность и необходимость играют важные роли, взаимно дополняя друг друга.

Предлогая строгие методы моделирования качественных изменений,
Пригожин и стенгерс позволяют по-новому взглянуть на понятие революции.
Объясняя, каким образом иерархия неустойчивостей порождает структурные изменения, авторы “Порядка и хаоса” делают особенно прозрачной теорию организации. Им принадлежит также оригинальная трактовка некоторых психологических процессов, например инновационной деятельности, в которой авторы усматривают связь с “несредним” поведением (nonaverage), аналогичным возникающему в неравновесных условиях.

Еще более важные следствия теория Пригожина и Стнегерс имеет для изучения коллективного поведения. Авторы теории предостеригают против принятия генетических или социобиологических объяснений загадочных или малопонятных сторон социального поведения. Многое из того, что обычно относят за счет действия тайных биологических пружин, в действительности порождается не “эгоистичными” детерминистскими генами, а социальными взаимодействиями в неравных условиях.

(Например, в одном из недавно проведенных исследований муравьи подразделялись на две категории: “тружеников” и неактивных муравьев, или
“лентяев”. Особенности, определяющие принадлежность муравьев к той или другой из двух категорий, можно было бы опрометчиво отнести за счет генетической предрасположенности. Однако, как показали исследования, если разрушить сложившиеся в популяции связи, разделив муравьев на две группы, состоящие соответственно только из “тружеников и только 2лентяев”, то в каждой из групп в свою очередь происходит расслоение на “лентяев” и
“тружеников”. Значительный процент “лентяев” внезапно превращается в прилежных “тружеников”).

Когда система, эволюционируя, достигает точки бифуркации, детерминистическое описание становится непригодным. Флуктуация вынуждает систему выбрать ту ветвь, по которой будет происходить дальнейшая эволюция системы. Переход через бифуркацию - такой же случайный процесс, как бросание монеты. Другим примером может служить химический хаос. Достигнув хаоса, мы не можем более прослеживать отдельную троекторию химической системы. Не можем мы и предсказать детали временного развития. И в этом случае, как и в предыдущем, возможно только статистическое описание.
Существование неустойчивости можно рассматривать как результат флуктуации, которая сначала была локализована в малой части системы, а затем распространилась и привела к новому макроскопическому состоянию.

Теория неустойчивости

В свете последних научных исследований становится ясно, что неустойчивость и изменчивость являются характерными чертами нашего мира.
Этот факт является важным для изучения вселенной и осознания нашего места в ней. В постоянно меняющемся мире нельзя достичь обсолютного контроля или точного прогнозирования. В этой статье Илья Пригожин прослеживает появление нового научного взгляда на мир и высказывает мнение, что человечество в большей мере влияет на происходящее вокруг, чем предпологалось ранее, и это дает нам повод для надежд, но вместе с тем подразумевает большую ответственность.

У слова “неустойчивость” необычная судьба. Как правило, оно используется с несколько негативным оттенком, и говорить о нем не принято.
Действительно , применение его достаточно редко. Это слово обычно связывают с физикой, где существует так называемый “феномен устойчивости”: если раскачать маятник таким образом, чтобы центр тяжести постоянно оставался внизу, то он скоро остановится в первоначальном положении. Однако, общеизвестно, что если перевернуть маятник вверх тормашками, то малейшего колебания будет достаточно, чтобы он упал в одну или другую сторону.

Этот феномен очень прост и известен, вероятно, тысячи лет. Уже ранние работы по механике показываят, что движение маятника было изучено во всех деталях. Очень мало, однако, написано о перевернутом маятнике. О нем предпочитают не говорить, так как феномен неустойчивости связан с достаточно сложными проблемами.

Главная из них - предсказание. Очевидно, что если устойчивый маятник и потревожить его равновесие, то с полной уверенностью можно предсказать, что через некоторое время колебания затухнут. С другой стороны, если маятник перевернут, то очень сложно предсказать в какую сторону он качнется - это зависит от его колебаний. Т. е. с одной стороны мы имеем предсказуемую ситуацию, а с другой - нет. Появляется проблема неопределенности. В первом случае маятник является детерминированным объектом: мы знаем что произойдет. Напротив, в ситуации с перевернутым маятником присутствует элемент неопределенности.

Эти различия между определенными и неопределенными законами природы подводят нас к более общим проблемам, относительно которых я и попытаюсь сделать некоторые общие заключения.

Человек и природа

Во-первых, встает вопрос, почему в настоящее время в научных кругах говорят главмым образом о неустойчивости, в то время как раньше упор делался на детерминизм. Смещение акцента на неопределенность позволяет нам более четко проследить взаимосвязь человека с природой и его деятельность внутри ее. Обращение к теории неустойчивости и неопределенности и, в конечном счете признание того, что время по сути непостоянно, имеет большое значение для сокращения пропасти между социальными и точными науками.

Почему эта концепция изменит отношение человека к природе? В детерминированном мире природа считается контролируемой, она представляет собой инертный объект и подвластна нашей воле. Если же природе внутренне присущи неопределенность и неустойчивость, мы должны относиться к ней с большим уважением, так как не можем предсказать, что произойдет в будущем.

Во - вторых, принимая теорию неопределенности, мы получаем более обобщенную концепцию науки, включая многие взгляды, существовавшие в века, когда западная наука только зарождалась. В этом смысле наука движется к более универсальному подходу, проявляя больше уважения к культурным традициям других цивилизаций.

Характерной чертой культурной жизни на настоящий момент является ее раздробленность фрагментарность. В книге, пользовавшейся большим успехом в
США, Аллан Блум писал, что наука раньше была материалистичной, редукционистской, в ней не было места неопределенности, и влияние времени не оказывали на нее влияния. Так действительно было 20-30 лет назад. однако наука сегодняшнего дня уже не отвечает этим наблюдениям Аллана Блума.

Лейбниц и крах теории неопределенности

Чтобы понять это преобразование нужно понять, что наука - это культурный феномен, формируемый в историческом культурном контексте.Самое известное этому подтверждение - спор между Лейбницем и Кларком, поддерживавшем позицию Ньютона. Лейбниц считал неверным мнение Ньютона, что
Бог время от времени сходит на землю для того, чтобы исправить что-либо. Он говорит, что Ньютон слишком низкого мнения о Боге, ибо ценит его мменьше швейцарского часового пастера, который создает свою “вселенную” раз и навсегда и она функционирует без его повторного вмешательства.

В конце концов победила теория Лейбница, который говорил о вездесущем и всемогущем Боге, которому нет необходимости возвращаться на землю. Он верил, что когда-нибудь наука тоже станет всезнающей и ученый обретет знания равные божественным. Для обладателя таких знаний не будет прошлого и будущего, все для него будет в настоящем. В этих условиях неизбежна потеря смысла времени. Это доказывало, что мы начинаем двигаться к получению абсолютных знаний.

Естественно, в этих условиях объектом повышенного внимания стал устойчивый маятник; неустойчивый же считался объектом, противным природе и заслуживающим внимание лишь в качестве курьезного факта. Т.о. наука отошла от его изучения. Однако, согласно концепции Лейбница, в природе не существовало места для множественных исходов, инноваций и т.н. подхода
Ньютона. Материя была просто движущейся массой; это движение не имело ни начала ни конца и было вечным. С этой точки зрения не было ни истории, ни каких-либо событий.

Это развенчание теории неустойчивости, обращение к детерминизму и отрицание времени создало два взгляда на вселенную:

- вселенная, которую мы видим вокруг нас и которая предстает перед нами в виде отрегулированного автомата, находящаяся в постоянном движении, считал Лейбниц;

- взгляд на вселенную как на микрокосмос, который мы получаем, заглядывая вглубь себя и который постоянно меняется.

Бер..... сказал: “ Я верю, я убеждаюсь в состворении каждый миг своей жизни”.

В результате вся гуманитарная и социальная литература являются выражением неопределенности нашего будущего, его устройства. В настоящее время, когда физика обратила свой взор на теорию непостоянства, мир, который мы видим снаружи и мир, который мы наблюдаем внутри, находят все больше точек соприкосновения. Это слияние двух миров, возможно, является одним из важнейших культурных событий нашего века.

Новые открытия

Обращение к теории непостоянства не случайно. В основе лежит целая серия взаимосвязанных и теоретических открытий:

- открытие неустойчивых структур, которые тем не менее связаны в систему и являются результатом необратимых процессов и времени;

- открытие конструктивной роли времени;

- появление новых идей в области динамики, неустойчивых систем, которые полностью изменили наш взгляд на детерминизм.

В 1986 г. сэр Джеймс Лайторум, который в то время был президентом
Интернационального Союза Точной Прикладной Механики, написал, что он хотел бы извиниться от лица своих коллег за то, что в течении трех веков они вводили общество в заблуждение утверждая определенность систем
Ньютона,одноко в 1960 г. была доказана ошибочность этой теории. Это было неслыханно, несмотря на то, что все мы делали ошибки и извиняемся за них, весьма экстраординарным было признание ошибки и извинение за нее от лица научной деятельности за пропаганду неверных идей в течении трех веков.

Эти неверные идеи сыграли фундаментальную роль во всех науках - точных, социальных, экономических, философских, привели к созданию problematigue Канта и оказали влияние практически на всю западную мысль, которая разрывалась между двумя моделями миров - определенным, детерминированным внешним и недетерминированным внутренним.

Наконец, необходимо отметить открытия в области элементарных частиц, которые показали, что материя неустойчива, непостоянна, а также открытие в космологии, которые показали, что вселенная имеет свою историю, что шло в резкое противоречие с детерминированной теорией.

Большую роль сыграли открытия в области макроскопического анализа, химии, изучении атмосферных явлений.

В 19 веке был сформулирован знаменитый закон роста в энтропии - предполагалось, что он неупорядочен, так как существовала твердая уверенность в отсутствии самого смысла понятия времени. В очередной раз наука столкнулась с утверждением, основанном только на идеологических предпосылках.

Необходимо отметить, что наука в сильной степени идеологизированна, она так же имеет в своей основе собственную культуру и , зачастую, новые идеи, омолаживающие науку, приходят со стороны, от носителей иных культурных традиций. Тот факт, что разнообразные типы культур принимают сегодня участие в формировании научных взглядов, на мой взгляд, очень отраден.Будут ставиться новые вопросы, за которыми последуют новые открытия, которые в свою очередь окажут влияние на формирование нового научного мировозрения.

Порядок и хаос

Сегодня мы знаем, что рост в энтропии не хаотичен, и что хаос и порядок сосуществуют. Если наполнить два сосуда двумя различными газами, например, водородом и азотом, а затем один из сосудов нагреть, а другой охладить, мы увидим, что в одном из них скопилось больше водорода, а в другом - азота. Это происходит из-за температурных различий. В этом случае у нас налицо явлениерассеивания, создающее хаос, в то время как действие нагревания порождает порядок: водород с одной стороны, азот с другой стороны. Порядок и хаос тесно взаимосвязаны, они дополняют друг друга. Это один из примеров изменения восприятия вселенной на настоящий момент.

Долгое время наш взгляд на вселенную был не полным, однобоким. Наше восприятие можно было сравнить с впечатлением, которой производит Венеция, когда наблюдаешь ее с высоты птичьего полета. Мы видим лишь прекрасные здания и площади и восхищаемся красотой этого города: однако, если спуститься вниз и оглядеться по сторонам, мы увидим те же грязные улицы, маскитов, досаждающих нам. Только так мы получим полное представление об этом месте. Интересно отметить, что согласно современным космополитическим теориям, вселенная была создана и расширяется хаотично, однако внутри зтого хаоса существует определенный порядок.

Сегодня мы знаем, что на каждый миллиард неупорядоченных протонов существует одна элементарная частица, способная организовать упорядоченные структуры. Наше восприятие стало двойственным - оба аспекта хаоса и порядка существуют и дают нам разностороннее представление о вселенной.
Неуравновешенность ведет не только к появлению строго хаоса или порядка; она предполагает различные исходы. Эта ситуация описывается нелинейными зависимостями, которые всегда предполвгают несколько решений. Мы также знаем, что в каждый новый момент появляется новое решение - это так называемый феномен бифуркации, который в конечном счете ведет к новым пространственно-временным организациям. В качестве примера можно привести химические часы, в которых молекулы в один иоиент становятся синими, немного позже - красными, затем снова синимии снова красными.

Т.о. молекулы могут взаимодействовать . Связи между молекулами находящиеся в хаотичном состоянии значительно шире связей, возникающих в состоянии порядка. В условиях равновесия каждая молекула может взаимодействовать только с непосредственными соседями; в состоянии же колебания молекула имеет связь со всей системой в целом. Эта разница сравнима со сравнением возможностей слепого и зрячего человека.

В настоящее время появляются новые гипотизы, позволяющие более тесно связать различные события с реальным миром, основанные на понятии центра притяжения.

Если вывести маятник из состояния равновесия, он вернется в строго определенную точку - это так называемый пунктуальный центр тяготения: в случае с химическими газами мы имели дело с периодическими. В дальнейшем были открыты значительно более сложные центры притяжения, связанные с множеством точек (назовем их “странными центрами”). Система двигается от одной точки к другой - это смесь уравновешенности и неуравновешенности.
Большой интерес для физиков, химиков, метеорологов и экологов представляет факт, что окружающий нас мир, экология и даже нервная система могут быть поняты лучше, если смотреть на них одновременно с позиций хаоса и порядка.
Они определяются “странными центрами”, а следовательно сочетают уравнов..... и неуравно....... , именно поэтому так трудно предсказать, что произойдет в дальнейшем.

Уважение,а не контроль

Разумеется это не означает, что такие системы не могут быть описаны наукой. Мы не выбираем мир, который описываем, мы просто родились в нем и должны воспринимать все так, как есть и не позволять оприорным суждениям захватывать наш рассудок. Этот мир является нестабильным, однако тот факт, что мы признали это, не является капитуляцией, напротив, это попытка составить новую теоретическую и экспериментальную модель, описывающую нестабильный характер вселенной. Этот мир не является жертвой, еоторая должна подчиниться нам; мы должны уважать его. Мы можем ........ его не более, чем любое человеческое общество в том смысле, в котором дикларировали это раньше представители классической физики.

Во времена открытия неустойчивых структур произошло также фундаментальное открытие в области исследования троекторий. Сегодня мы знаем, что троектории многих систем непостоянны - снова появляется слово
“неустойчивость” так как мы можем только предположить, что произойдет через короткий промежуток времени. Спустя этот короткий промежуток времени называемый временным горизонтом или экспонентой Ляпунова, мы потеряем троекторию из вида и не сможем получать информацию. Мы должны осознать, что наши знания являются все еще ограниченным окном во вселенную: с учетом нестабильности вселенной мы должны отказаться от претензий на абсолютное знание. Из нашего окна мы должны наблюдать окружающий мир и пыпаться понять, какие ....... нас окружают. Нестабильность мира означает, что несмотря на наши знания в области точных наук, будущее так и останется непредсказуемым.

Можно провести тесную аналогию с литературными произведениями: первая глава романа начинается с описания ситуации посредством ограниченного числа слов, открытия возможности для самых различных вариантов развития ситуации.
В конечном итоге удовольствие от чтения состоит в том, чтобы понять какой из возможных вариантов будет использован. Также и в фугах Баха: начав свое произведение одной музыкальной темой, Бах выбирает продолжение из множества различных вариантов. Этот мир сильно отличается от классического,и это распространяется на физику и на космологию. Понятие неустойчивости ведет к новому рационализму, который положит конец идее абсолютного контроля и вместе с ним всем мечтам об идеально контролируемом обществе. Следует признать, что реальность неконтролируема в том смысле, в котором раньше декларировала это официальная наука.

Страницы: 1, 2, 3, 4