Классическая стратегия естественнонаучного мышления (стр. 2 из 3)

Выше мы подчеркивали, что, если траектория движения макротела не определена однозначно или значения ее некоторых характеристик строго не определены, то с точки зрения механики Галилея-Ньютона задача считается некорректно поставленной. Сформулированная так корректность постановки механических задач выделила определенный тип закономерностей. Получил он название “динамическая закономерность”. Суть динамической закономерности в рамках классической механики сводится к следующему: если мы знаем состояние механической системы и воздействие на нее, то совершенно однозначно можно определить состояние этой системы в любой наперед заданный момент времени.

Развитие всей классической физики, начиная от механики твердого тела и сплошных сред и кончая классической электродинамикой, происходило под определяющим воздействием классической механики. Само логическое строение последующих теорий классической физики в принципе аналогично схеме классической механики. Такой тип закономерностей, как уже подчеркивалось, получил название динамических.

В качестве определяющей черты класса динамических закономерностей обычно рассматривается строго однозначный характер всех без исключения связей и зависимостей, отображаемых в рамках соответствующих представлений и теорий на основе этих законов. В негативной формулировке это означает: там, где нет строгой однозначности в связях, нельзя говорить и о соответствующих закономерностях. Из однозначного характера связей вытекает их равноценность: любая рассматриваемая связь, независимо от природы соответствующих свойств или параметров, в равной мере признается необходимой.

На основе развития классической физики и ее успехов схема жестокой детерминации была в известной мере абсолютизирована. Философская концепция, выразившая это, получила название “лапласовский детерминизм”. Он в рамках классической физики развивался. И к началу двадцатого века его основные положения были следующими:

1. Хаос - сугубо деструктивное начало мира, он ведет в никуда. Для такого вывода были весьма веские основания. Действительно, в соответствии с фундаментальными законами статистической механики, образование организованных структур в изолированных системах с большим числом частиц может носить только характер флуктуаций, имеющих чрезвычайно малую вероятность появления. Чем значительнее масштаб флуктуаций, тем менее возможна ее реализация. Гораздо более вероятны процессы разрушения, дезорганизации правильных структур, которые, как правило, и имеют место, когда система не взаимодействует с другими объектами или взаимодействует с термостатом.

Развитие изолированных систем приводит к тому, что система стремится к равновесному состоянию, что означает, что ее энтропия достигает максимального значения. Равновесное состояние является состоянием наибольшей разупорядоченности, так как именно его реализации отвечает наибольшая вероятность. Состояние термодинамического равновесия и соответствует поднятию “максимальный хаос системы”. Чем большее число микросостояний реализует данное макросостояние, тем больше хаос в системе. Второе начало термодинамики гласит, что любая замкнутая система стремится перейти в состояние с большим хаосом, что означает, что энтропия системы будет расти.

С другой стороны, для замкнутой динамической системы произвольной сложности А. Пуанкаре доказана следующая теорема: за достаточно большое время фазовая траектория в Г-пространстве вернется в область, сколь угодно близкую к начальной точке этой траектории. Таким образом, любое неравновесное макроскопическое состояние рано или поздно должно повториться, как бы ни было велико отклонение от равновесия. Однако расчеты показывают, что время возврата порядка 10

единиц времени. В то же время, возраст Вселенной оценивается как Т ~ 5 109 лет.

Таким образом, имеет место практическая необратимость макроскопических процессов, если речь идет о сколько-нибудь существенных отклонениях от термодинамического равновесия.

2.Случайность тщательно изгонялась из научных теорий. Существовало убеждение, что случайности не сказываются, забываются, стираются, не оставляя следа в общем течении событий природы.

Мир, в котором мы живем, рассматривался как не зависящий ни от микрофлуктуаций на нижележащих уровнях бытия, ни от малых влияний космоса. Неравновесность и неустойчивость рассматривались как досадные неприятности, которые должны быть преодолены. Это нечто негативное.

3. Развитие понималось как поступательное, без альтернатив. Пройденное имеет лишь историческое значение.

4. Мир связан причинно-следственными связями жестко. Причинные цепи имеют линейный характер. Следствие пропорционально причине. По причинным цепям ход развития может быть просчитан неограниченно в прошлое и будущее.

Настоящее определяется прошлым, а будущее - настоящим и прошлым.

5. Подход к управлению сложными системами основывался на представлении, согласно которому результат внешнего управляющего воздействия есть однозначное и линейное, предсказуемое следствие приложенных усилий, что соответствует схеме: управляющее воздействие - желаемый результат. Чем больше вкладываешь энергии, тем больше будто бы и отдача.

Требования лапласовского детерминизма приводили в рамках классической физики к постановке определенных задач. Особенно это сказалось в области применения вероятностных методов. Привлечение вероятностных методов описания хорошо известно в классической физике. Такие методы, в частности, типичны для молекулярно-кинетической теории, позволяющей находить вероятности различных скоростей молекул, длин свободного пробега, плотностей и т.д. При этом, однако, подразумевается, что движение каждой молекулы подчиняется детерминистическим законам классической механики. Они позволяют точно и однозначно предсказать при заданных начальных условиях состояние в будущем, если известны действующие со стороны остальных молекул силы. Лишь из-за того, что количество молекул слишком велико, такое детерминистическое описание в действительности оказывается недостижимым.

Для систем с большим числом частиц более употребителен сокращенный способ описания - язык вероятностей. Он позволяет говорить не об индивидуальной динамической характеристике частицы, а о вероятности реализации данного значения динамической переменной для произвольной, наугад выбранной частицы.

Попытки сочленения детерминистского и вероятностного подходов привели к появлению наглядного приема описания эволюции системы с произвольным числом частиц.

Полный набор динамических переменных в этом случае составляют 6N чисел - 3N координат и 3N импульсов. Тогда состояние системы в целом в данный момент времени можно задать одной точкой в некотором абстрактном пространстве 6 измерений. Такое пространство получило название фазового Г-пространства (в отличие от фазового мю - пространства для одной частицы системы), или просто фазового пространства системы. В ходе эволюции системы изображающая точка в фазовом пространстве перемещается, описывая фазовую траекторию. Так, статистическая система была описана динамически в фазовом Г - пространстве. Требование лапласовского детерминизма было выполнено.

Определенное понимание корректности постановки механической задачи порождает объектный стиль мышления классической естественнонаучной рациональности, т.е. стремление познать предмет сам по себе, безотносительно к условиям его познания. Исследуя свои объекты, классическая физика стремилась при их описании и теоретическом объяснении изъять все, что относится к субъекту, средствам, приемам и операциям его деятельности.

Объективные основания для такого утверждения находились в недрах самой классической механики.

Напомним, что физические свойства объекта характеризуются качественно и количественно. Качественная характеристика свойства - это его сущность (например, масса, скорость, энергия и т.д.). Классическая механика исходила из того, что условия познания на изучаемые объекты не влияют. Для различных типов механических задач условиями познания являются системы отчета. Без их введения нельзя корректно ни сформулировать, ни решить механическую задачу. Если свойства объекта ни по качественной, ни по количественной характеристике не зависят от системы отсчета, то они называются абсолютными. Так, какую бы систему отчета для решения конкретной механической задачи мы ни взяли, в каждой из них будут проявляться качественно и количественно масса объекта, сила, действующая на объект, ускорение, скорость.

Если же свойства объекта зависят от системы отсчета, то их принято считать относительными. Классическая физика знала лишь одну такую величину - скорость объекта по количественной характеристике. Это означало, что бессмысленно говорить, что объект движется с такой-то скоростью, не указывая систему отсчета; в разных системах отсчета количественное значение механической скорости объекта будет различное. Все же остальные свойства были абсолютными и по качественным, и по количественным характеристикам.

Классическая естественнонаучная рациональность имеет прямой выход на определенное представление о мире. И, опять же, во многом эти представления определялись специфическим пониманием корректности постановки механических задач. Действительно, само понимание траектории движения тела требовало определенного представление о пространстве и времени. И Ньютон дает такое представление. Дается и общее представление о физической реальности.

В классической физике считалось, что мир можно разложить на множество независимых элементов экспериментальными методами. Этот метод в принципе неограничен, так как весь мир - это совокупность огромного числа неделимых частиц. Основа мира - атомы, т.е. мельчайшие, неделимые, бесструктурные частицы. Атомы перемещаются в абсолютном пространстве и времени. Время рассматривается как самостоятельная субстанция, свойства которой определяются ею самой.