يوضح مؤلفو كتاب "النظام خارج الفوضى" أنه في عصر الآلة، يركز العلم التقليدي على الاستقرار والنظام والتوحيد والتوازن. يدرس بشكل أساسي الأنظمة المغلقة والعلاقات الخطية التي تؤدي فيها إشارة الإدخال الصغيرة إلى استجابة إخراج صغيرة. يعد نموذج بريجوجين مثيرًا للاهتمام بشكل خاص لأنه يركز على جوانب الواقع التي تميز المرحلة الحديثة من التغيير الاجتماعي المتسارع: الفوضى، وعدم الاستقرار، والتنوع، وعدم التوازن، والعلاقات غير الخطية التي يمكن أن تسبب فيها إشارة صغيرة عند المدخل خللًا. استجابة قوية تعسفية في الإخراج.
تشكل أعمال بريجوجين نظرية جديدة وشاملة. في شكل مبسط إلى حد كبير، يتلخص جوهر هذه النظرية في ما يلي. قد تعمل بعض أجزاء الكون بالفعل كآلات. هذه أنظمة مغلقة، لكنها في أحسن الأحوال لا تشكل سوى جزء صغير من الكون المادي. معظم الأنظمة التي تهمنا مفتوحة - فهي تتبادل الطاقة أو المادة (يمكن إضافة: المعلومات) مع البيئة. لا شك أن الأنظمة المفتوحة تشمل الأنظمة البيولوجية والاجتماعية، مما يعني أن أي محاولة لفهمها في إطار النموذج الآلي محكوم عليها بالفشل بالتأكيد.
في رأيي، قد يكون كتاب بريجوجين محل اهتمام المديرين باعتباره لبنة بناء أخرى في تشكيل النظرة النظامية للمنظمات (انظر أيضًا جيمس جليك. الفوضى. خلق علم جديد).
Prigozhim I.، Stengers I. النظام من الفوضى: حوار جديد بين الإنسان والطبيعة. - م: التقدم، 1986. - 432 ص.
لاستخدام مصطلحات بريجوجين، يمكننا القول أن جميع الأنظمة تحتوي على أنظمة فرعية تتقلب باستمرار. في بعض الأحيان يمكن أن تصبح تقلبات واحدة أو مجموعة من التقلبات (نتيجة لردود الفعل الإيجابية) قوية جدًا بحيث لا تستطيع المنظمة الموجودة مسبقًا الصمود أمامها وتنهار. عند نقطة التحول هذه (عند نقطة التشعب)، من المستحيل بشكل أساسي التنبؤ في أي اتجاه سيحدث المزيد من التطور: ما إذا كانت حالة النظام ستصبح فوضوية أم أنها ستنتقل إلى مستوى جديد أكثر تمايزًا وأعلى من النظام. .
إن الحقائق التي تم اكتشافها وفهمها نتيجة لدراسة الحالات غير المتوازنة إلى حد كبير والعمليات غير الخطية، بالإضافة إلى أنظمة معقدة نوعًا ما تتمتع بردود فعل، أدت إلى إنشاء نهج جديد تمامًا يسمح لنا بإقامة علاقة بين العلوم الأساسية و علوم الحياة "المحيطية" وربما فهم بعض العمليات الاجتماعية. (إن الحقائق المعنية لها نفس القدر من الأهمية، إن لم تكن أعظم، بالنسبة للحقائق الاجتماعية أو الاقتصادية أو السياسية. فكلمات مثل "الثورة"، و"الأزمة الاقتصادية"، و"التحول التكنولوجي"، و"التحول النموذجي" تتخذ ظلالا جديدة عندما نبدأ في التفكير في المفاهيم المقابلة من حيث التقلبات والتغذية الراجعة الإيجابية والهياكل التبددية والتشعبات وغيرها من عناصر المفردات المفاهيمية لمدرسة بريجوجين.)
من خلال التأكيد على أن الزمن الذي لا رجعة فيه ليس انحرافًا، ولكنه سمة مميزة لجزء كبير من الكون، يقوض بريجوجين وستينجرز أسس الديناميكيات الكلاسيكية. بالنسبة للمؤلفين، فإن الاختيار بين الرجوع واللارجعة ليس اختيارًا بين بديلين متساويين. إن القابلية للانعكاس (على الأقل إذا كنا نتحدث عن فترات زمنية كبيرة بما فيه الكفاية) متأصلة في الأنظمة المغلقة، أما اللارجعة فهي متأصلة في بقية الكون.
في التراث العلمي الذي ورثناه، هناك سؤالان أساسيان لم يتمكن أسلافنا من إيجاد إجابة لهما. إحداها هي مسألة العلاقة بين الفوضى والنظام. يصف قانون بانر الأول لزيادة الإنتروبيا العالم بأنه يتطور باستمرار من النظام إلى الفوضى. وفي الوقت نفسه، كما يظهر التطور البيولوجي أو الاجتماعي، فإن المعقد ينشأ من البسيط. كيف يمكن للهيكل أن يخرج من الفوضى؟ يمكن أن يكون عدم التوازن - تدفق المادة أو الطاقة - مصدرًا للنظام. ولكن هناك سؤال آخر أكثر جوهرية. تصف الفيزياء الكلاسيكية أو الكمومية العالم بأنه قابل للعكس، وثابت. هناك تناقض واضح بين الصورة الثابتة للديناميكيات والنموذج التطوري للديناميكا الحرارية. ما هو اللارجعة؟ ما هو الانتروبيا؟
مقدمة تحدي العلم
ما هي متطلبات العلم الكلاسيكي التي تمكن العلم الحديث من التخلص منها؟ كقاعدة عامة، من بين تلك التي تمحورت حول الأطروحة الأساسية التي بموجبها، عند مستوى معين، يكون العالم بسيطًا ويطيع القوانين الأساسية التي يمكن عكسها بمرور الوقت. ويبدو لنا اليوم أن وجهة النظر هذه مبالغة في التبسيط. وبما أن العالم من حولنا لم يبنيه أحد، فإننا نواجه الحاجة إلى إعطاء وصف لأصغر "الطوب" (أي البنية المجهرية للعالم) الذي من شأنه أن يفسر عملية التجميع الذاتي.
لقد اكتشفنا أنه في الطبيعة، ليست الأمور الوهمية، بل اللارجعة الحقيقية التي تكمن وراء معظم عمليات التنظيم الذاتي هي التي تلعب دورًا مهمًا. إن الرجوعية والحتمية الصعبة في العالم من حولنا لا تنطبق إلا في الحالات المحدودة البسيطة. لا تعتبر اللارجعة والعشوائية الآن استثناءً، بل كقاعدة عامة.
إن كوننا بطبيعته تعددي ومعقد. يمكن أن تختفي الهياكل، لكنها يمكن أن تظهر أيضًا. يمكن وصف بعض العمليات، بالمستوى الحالي من المعرفة، باستخدام المعادلات الحتمية، بينما تتطلب عمليات أخرى استخدام الاعتبارات الاحتمالية. وفقًا للتقليد الموجود مسبقًا، تم اعتبار العمليات الأساسية حتمية وقابلة للعكس، وتم تفسير العمليات التي كانت مرتبطة بطريقة أو بأخرى بالعشوائية أو اللارجعة على أنها استثناءات للقاعدة العامة. في أيامنا هذه نرى في كل مكان مدى أهمية الدور الذي تلعبه العمليات والتقلبات التي لا رجعة فيها. إن النماذج التي تتناولها الفيزياء الكلاسيكية لا تتوافق، كما نفهم الآن، إلا مع مواقف محدودة. يمكن إنشاؤها بشكل مصطنع عن طريق وضع النظام في صندوق والانتظار حتى يصل إلى حالة التوازن. الاصطناعي يمكن أن يكون حتمي وقابل للعكس. الطبيعي يحتوي بالتأكيد على عناصر الصدفة واللارجعة. تقودنا هذه الملاحظة إلى منظور جديد حول دور المادة في الكون. ولم تعد المادة مادة سلبية موصوفة في إطار صورة ميكانيكية للعالم، بل تتميز أيضًا بالنشاط التلقائي.
لا يمكن مقارنة أي من المساهمات التي قدمتها الديناميكا الحرارية في خزانة العلوم من حيث الجدة بالقانون الثاني الشهير للديناميكا الحرارية، والذي دخل "سهم الزمن" إلى الفيزياء لأول مرة. تم تقديم مفهوم الإنتروبيا للتمييز بين العمليات العكسية والعمليات التي لا رجعة فيها: تزداد الإنتروبيا فقط نتيجة لعمليات لا رجعة فيها. من السمات الرائعة للعمليات التي ندرسها هو أنه عند الانتقال من ظروف التوازن إلى ظروف غير متوازنة للغاية، فإننا ننتقل من المتكرر والعامة إلى الفريد والمحدد.
في الجزأين الأولين من كتابنا، نظرنا في وجهتي نظر متعارضتين للعالم المادي: النهج الثابت للديناميكيات الكلاسيكية والنظرة التطورية القائمة على استخدام مفهوم الإنتروبيا. أصبحت المواجهة بين النهج الخالد للميكانيكا الكلاسيكية والنهج التطوري حتمية. الجزء الثالث من كتابنا مخصص للصراع الحاد بين هذين النهجين المتعارضين في وصف العالم.
هل هناك شيء محدد في بنية الأنظمة الديناميكية يسمح لها "بتمييز" الماضي عن المستقبل؟ ما هو الحد الأدنى من التعقيد المطلوب لهذا؟ لقد أدرك بولتزمان بالفعل أنه يجب أن تكون هناك علاقة وثيقة بين الاحتمالية وعدم الرجوع. إن التمييز بين الماضي والمستقبل، وبالتالي اللارجعة، لا يمكن أن يدخل في وصف النظام إلا إذا كان النظام يتصرف بطريقة عشوائية بما فيه الكفاية. وسهم الزمن هو تجلي لحقيقة أن المستقبل لا يعطى.
مررت ذات مرة بكتاب "النظام من الفوضى" للكاتب إيليا بريجوزين. قرأته بالأمس - لقد كنت سعيدًا بكل بساطة! من وجهة نظر الفيزياء، يكتب بريغوجين عن نفس علم الوراثة اللاجينية، وعن نفس القدرة على التكيف مثل وادينغتون وشمالهاوزن! من الجميل أن يكون لديك مثل هذا الشخص خلفك :)
فيما يلي بعض الاقتباسات المثيرة للاهتمام (مرقمة وفقًا لطبعة التقدم لعام 1986):
ص 194
في أصول الديناميكا الحرارية غير الخطية يكمن شيء مثير للدهشة تمامًا، وهي حقيقة من السهل للوهلة الأولى أن نخطئ في فهمها للفشل: على الرغم من كل المحاولات، فقد أثبت تعميم نظرية إنتاج الحد الأدنى من الإنتروبيا على الأنظمة التي لم تعد فيها التدفقات عبارة عن وظائف خطية للقوى مستحيل. بعيدًا عن التوازن، لا يزال بإمكان النظام أن يتطور إلى حالة ثابتة، ولكن هذه الحالة، بشكل عام، لم تعد محددة بإمكانية مختارة بشكل صحيح (مماثلة لإنتاج الإنتروبيا لحالات عدم التوازن الضعيفة). ويطرح غياب الوظيفة المحتملة السؤال التالي: ماذا يمكن أن يقال عن استقرار الدول التي يتطور إليها النظام؟ في الواقع، ما دامت حالة الجذب يتم تحديدها من خلال الحد الأدنى من الإمكانات (على سبيل المثال، إنتاج الإنتروبيا)، فإن استقرارها مضمون. صحيح أن التقلبات يمكن أن تخرج الأنظمة عن هذا الحد الأدنى. ولكن القانون الثاني للديناميكا الحرارية سيجبر النظام على العودة إلى الحد الأدنى الأصلي. وبالتالي، فإن وجود إمكانات الديناميكا الحرارية يجعل النظام "محصنًا" ضد التقلبات. ومع توفر الإمكانات، فإننا نصف "عالمًا مستقرًا" تنتقل فيه الأنظمة، أثناء تطورها، إلى حالة ثابتة تم إنشاؤها لها مرة واحدة وإلى الأبد.
ص 195
في بعض الأحيان، كتب لوكريتيوس، في الأوقات الأكثر غموضًا وفي الأماكن غير المتوقعة، يواجه السقوط الأبدي والشامل للذرات انحرافًا طفيفًا - "كلينامين". الدوامة الناشئة تؤدي إلى ظهور العالم، كل الأشياء في الطبيعة. "الكلينامين"، وهو انحراف عفوي وغير متوقع، غالبًا ما تم انتقاده باعتباره أحد أكثر النقاط ضعفًا في فيزياء لوكريت، باعتباره شيئًا تم تقديمه خصيصًا. في الواقع، العكس هو الصحيح: "الكلينامين" هو محاولة لتفسير ظواهر مثل فقدان استقرار الجريان الصفحي وانتقاله التلقائي إلى الجريان المضطرب. يختبر علماء الديناميكا المائية المعاصرون استقرار تدفق السوائل عن طريق إدخال اضطراب يعبر عن تأثير الفوضى الجزيئية، والذي يتم فرضه على التدفق المتوسط. نحن لسنا بعيدين عن "كلينامين" لوكريتيوس!
ص 198
وبالتالي، فإن تفاعل النظام مع العالم الخارجي، وغمره في ظروف غير متوازنة يمكن أن يصبح نقطة البداية في تشكيل حالات ديناميكية جديدة - هياكل تبديدية. يتوافق الهيكل التبددي مع شكل من أشكال التنظيم الجزيئي الفائق. على الرغم من أن المعلمات التي تصف الهياكل البلورية يمكن استخلاصها من خصائص الجزيئات التي تشكلها، وخاصة من نطاق عمل قوى التجاذب والتنافر المتبادل، فإن خلايا بينارد، مثل جميع الهياكل المبددة، تعكس بشكل أساسي الوضع العالمي في نظام عدم التوازن الذي يولدها. المعلمات التي تصفها هي عيانية - لا تتراوح بين 10-8 سم (مثل المسافات بين الجزيئات في البلورة)، ولكن عدة سنتيمترات. تختلف المقاييس الزمنية أيضًا: فهي لا تتوافق مع المقاييس الجزيئية (على سبيل المثال، فترات اهتزاز الجزيئات الفردية، أي حوالي 10-15 ثانية)، ولكن مع المقاييس العيانية، أي. ثواني أو دقائق أو ساعات.
ص 209
ومن ناحية أخرى، في العديد من أمثلة التنظيم الذاتي المعروفة من علم الأحياء، يكون مخطط التفاعل بسيطًا، في حين أن الجزيئات المشاركة في تفاعل المواد (البروتينات، والأحماض النووية، وما إلى ذلك) تكون معقدة ومحددة للغاية. من غير المرجح أن يكون الاختلاف الذي لاحظناه عرضيًا. إنه يكشف عن عنصر أساسي معين متأصل في الفرق بين الفيزياء والبيولوجيا. النظم البيولوجية لديها ماضي. والجزيئات التي تشكلها هي نتيجة تطور سابق؛ لقد تم اختيارهم للمشاركة في آليات التحفيز الذاتي المصممة لإحداث أشكال محددة جدًا من العمليات التنظيمية.
ص 216-218
عند قيمة معينة من B نصل إلى عتبة الاستقرار للفرع الديناميكي الحراري. تسمى هذه القيمة الحرجة عادةً بنقطة التشعب. دعونا نلقي نظرة على بعض المخططات التشعبية النموذجية. عند نقطة التشعب B، يصبح الفرع الديناميكي الحراري غير مستقر بالنسبة للتقلب. عند القيمة الحرجة Lc لمعلمة التحكم L، يمكن أن يكون النظام في ثلاث حالات ثابتة مختلفة: C وE وD. اثنتان منها مستقرة، والثالثة غير مستقرة. من المهم جدًا التأكيد على أن سلوك مثل هذه الأنظمة يعتمد على خلفيتها. من خلال البدء بقيم صغيرة لمعلمة التحكم L وزيادتها ببطء، من المحتمل أن نصف مسار ABC. على العكس من ذلك، بدءًا من القيم الكبيرة للتركيز X والحفاظ على قيمة ثابتة لمعلمة التحكم L، سنصل باحتمال كبير إلى النقطة D. وبالتالي، فإن الحالة النهائية تعتمد على عصور ما قبل التاريخ للنظام. حتى الآن، تم استخدام التاريخ في تفسير الظواهر البيولوجية والاجتماعية. وبشكل غير متوقع، اتضح أن عصور ما قبل التاريخ يمكن أن تلعب أيضًا دورًا في العمليات الكيميائية البسيطة.
ص 219
يمكن للمرء أن يتوقع أنه إذا تم تكرار التجربة عدة مرات عند المرور عبر نقطة التشعب، في المتوسط، في نصف الحالات سينتهي النظام في حالة ذات تركيز أقصى على اليمين، وفي نصف الحالات في حالة مع أقصى تركيز على اليسار. هناك سؤال آخر مثير للاهتمام. في العالم من حولنا، تنكسر بعض التماثلات الأساسية البسيطة
ص 222
ومن المهم أن نلاحظ أنه اعتمادا على العملية الكيميائية المسؤولة عن التشعب، فإن الآلية الموصوفة أعلاه قد تكون حساسة على نحو غير عادي. كما ذكرنا سابقًا، تكتسب المادة القدرة على إدراك الاختلافات غير المحسوسة في ظل ظروف التوازن. وتوحي مثل هذه الحساسية العالية بفكرة الكائنات البسيطة، مثل البكتيريا، التي يُعرف عنها أنها تستجيب للمجالات الكهربائية أو المغناطيسية. وبشكل أكثر عمومية، يعني هذا أنه في الكيمياء غير المتوازنة إلى حد كبير، من الممكن "تكيف" العمليات الكيميائية مع الظروف الخارجية. وبهذه الطريقة، تختلف المنطقة غير المتوازنة بشدة بشكل لافت للنظر عن منطقة التوازن، حيث يتطلب الانتقال من بنية إلى أخرى اضطرابات قوية أو تغييرات في الظروف الحدودية.
ص 223-224
في مثل هذه المواقف، فإن التقلب العشوائي في التدفق الخارجي، والذي يُطلق عليه غالبًا الضوضاء، لا يشكل بأي حال من الأحوال عائقًا مزعجًا: فهو يؤدي إلى ظهور أنواع جديدة نوعيًا من الأنظمة، والتي يتطلب تنفيذها مخططات تفاعل أكثر تعقيدًا بشكل لا يضاهى في ظل التدفقات الحتمية. من المهم أيضًا أن نتذكر أن الضوضاء العشوائية موجودة حتمًا في التدفقات في أي "نظام طبيعي".
ص 230
يمكننا أن نعتبر أن الآلية الرئيسية للتطور تعتمد على لعبة التشعبات كآليات لفحص واختيار التفاعلات الكيميائية التي تعمل على تثبيت مسار أو آخر. تم طرح هذه الفكرة منذ حوالي أربعين عامًا من قبل عالم الأحياء وادينجتون. لوصف مسارات التنمية المستقرة، قدم مفهومًا خاصًا - com.creod. وفقا لوادينجتون، كان على العقيدة أن تتوافق مع المسارات المحتملة للتنمية الناشئة تحت تأثير الحتمية المزدوجة - المرونة والموثوقية.
ص 240
تنظم الارتباطات طويلة المدى النظام حتى قبل حدوث التشعب العياني. ونعود مرة أخرى إلى إحدى الأفكار الرئيسية في كتابنا: عدم التوازن كمصدر للنظام. في هذه الحالة الوضع واضح بشكل خاص. في حالة التوازن، تتصرف الجزيئات بشكل مستقل: كل واحد منها يتجاهل الآخر. يمكن تسمية هذه الجسيمات المستقلة بالتنويم ("السائرين أثناء النوم"). يمكن أن يكون كل واحد منهم معقدًا حسب الرغبة، ولكن في نفس الوقت "لا يلاحظ" وجود جزيئات أخرى. إن الانتقال إلى حالة عدم التوازن يوقظ التنويمات ويؤسس تماسكًا غريبًا تمامًا عن سلوكهم في ظل ظروف التوازن.
كتاب النظام من الفوضىنُشرت باللغة الروسية عام 1986. اتضح أنني في ذلك الوقت لم أقرأه ولم أتمكن من اللحاق به إلا الآن. يجب أن أقول إنني أحببت أفكار بريجوجين: الأنظمة المبددة في حالة عدم التوازن إلى حد كبير، والتنظيم الذاتي وكل ذلك. حتى أنني رأيت بريجوزين - فقد قدم تقريرًا في جامعة موسكو الحكومية. صحيح أن بريجوزين قرر أنه يتحدث الروسية جيدًا وبدأ في تقديم تقرير باللغة الروسية. وفي الوقت نفسه، لم يجرؤ أحد على الترجمة من الروسية إلى الروسية.
يتناول الكتاب العديد من المواضيع. يتم إيلاء الكثير من الاهتمام للأنظمة التبددية والتقلبات والجاذبية والتشعبات. سأركز على موضوع واحد فقط: التناقض بين الميكانيكا والديناميكا الحرارية. هذا الموضوع حاليًا بعيد المنال عن الاهتمام إلى حد ما. اليوم يمكنك أن تسمع في كثير من الأحيان أن ميكانيكا الكم والنظرية النسبية العامة غير متوافقة مع بعضها البعض، ولكن عمليا لم يسمع أي شيء عن التناقض بين الميكانيكا والديناميكا الحرارية.
التناقض هو على النحو التالي. يتكون النظام الكبير من ذرات تخضع لمعادلات الميكانيكا، ومعادلات الميكانيكا قابلة للعكس بالنسبة للزمن. على مستوى النظام الماكرو، هناك الإنتروبيا، التي تحدد سهم الزمن، أي أن القانون الثاني للديناميكا الحرارية يمنع انعكاس الزمن على مستوى النظام الماكرو. السؤال الذي يطرح نفسه هو كيف يمكن تفسير ظهور الإنتروبيا، التي تحدد سهم الزمن، استنادًا إلى المعادلات الميكانيكية القابلة للعكس مع الزمن. هناك ثلاثة حلول ممكنة:
- معادلات الميكانيكا صحيحة تماما، وظهور سهم الزمن والانتروبيا يرتبط بخصائص الإدراك البشري للطبيعة. الطاقة موضوعية، والإنتروبيا ذاتية.
- الإنتروبيا موضوعية، وبالتالي فإن الديناميكا الحرارية تؤدي إلى ضرورة تصحيح معادلات الميكانيكا.
- أقنع نفسك أنه على الرغم من أن كل شيء على مستوى العالم الصغير يمكن عكسه بمرور الوقت، إلا أن الزيادة في درجات الحرية تؤدي بالضرورة إلى ظهور خاصية جديدة أساسية - الإنتروبيا - وبالتالي سهم الزمن.
يتناول كتاب بريجوجين وستينجرز العلاقة بين الميكانيكا والديناميكا الحرارية عبر تاريخ هذين التخصصين. أعجبني هذا الأسلوب، فهو يقوم بعمل جيد في إظهار كيف تغيرت آراء الناس مع مرور الوقت.
ومن تاريخ ظهور قوانين نيوتن أعجبتني الحلقة التالية:
"يتحدث نيدهام عن السخرية التي استخدمها الصينيون المستنيرون في القرن الثامن عشر. التقى اليسوعي بتقارير عن انتصارات العلم الأوروبي في ذلك الوقت. لقد تم الترحيب بفكرة خضوع الطبيعة لقوانين بسيطة ومعروفة في الصين باعتبارها مثالًا لا مثيل له على غباء المركزية البشرية.
ولهذا السبب غاب الصينيون عن الثورة العلمية والتكنولوجية. يعبر اقتباس فولتير بشكل مثالي عن فكرة النيوتوني الحقيقي:
'... كل شيء تحكمه قوانين غير قابلة للتغيير... كل شيء محدد سلفا... كل شيء مشروط بالضرورة... هناك أناس تخافهم هذه الحقيقة، ولا يعترفون إلا بنصفها، مثل المدينين الذين يتنازلون عن نصف ديونهم للدائنين مع طلب تأجيل سداد الباقي. بعض الأحداث، كما يقول هؤلاء الأشخاص، ضرورية، وبعضها الآخر ليس كذلك. سيكون من الغريب أن يحدث جزء مما يحدث، ولا يحدث جزء آخر... لا بد أنني أشعر بالتأكيد بحاجة لا تقاوم لكتابة هذه السطور، أنت - حاجة لا تقاوم بنفس القدر لإدانتي بسببها. كلانا على نفس القدر من الغباء، وكلاهما ليس أكثر من مجرد ألعاب في يد القدر. طبيعتك هي فعل الشر، وطبيعتي هي أن تحب الحق وتنشره رغمًا عنك.
لا يحب بريجوجين وستينجرز هذا الموقف - فهما يلتزمان بالحل الثاني، وهو أن الديناميكا الحرارية تنص بالضرورة على ضرورة تعديل قوانين الميكانيكا. يسعد الكتاب بوصف اكتشاف قانون فورييه لانتقال الحرارة. وكانت هذه أول ضربة قوية للنيوتونيين، حيث أن معادلة فورييه، على عكس معادلات الميكانيكا، لا رجعة فيها مع الزمن. حاول أنصار الميكانيكا تغيير قانون فورييه، لكن لم ينجح أي شيء؛ ظلت الحرارة تعيش وفقًا لقوانينها الخاصة. وأعقب ذلك اكتشاف القانون الثاني للديناميكا الحرارية وبدأ النقاش حول كيفية حل التناقض الذي نشأ.
يتناول الكتاب بالتفصيل أعمال لودفيج بولمان، الذي أراد أن يوضح أن قوانين الميكانيكا على مستوى العالم الصغير متوافقة مع مظهر الإنتروبيا على مستوى النظام الكلي (الحل الثالث). ومع ذلك، أظهرت انتقادات بوانكاريه وزيرميلو ولوشميت أن إنشاءات بولتزمان غير متسقة. اعترف بولتزمان بالنقد وغير وجهة نظره - فقد أصبح مؤيدًا للحل الأول، عندما يرتبط سهم الوقت والانتروبيا بخصائص الإدراك البشري للعالم.
وتجدر الإشارة إلى أنه لم يتغير سوى القليل منذ نشر الكتاب. حاليا، يمكن العثور على جميع المواقف الثلاثة. الموقف الأول حول ذاتية الإنتروبيا شائع بشكل خاص بين الفيزيائيين الذين يحددون الإنتروبيا في معادلة بولتزمان بالمعلومات الموجودة في معادلة شانون.
كارلو روفيلي في الكتاب ترتيب الوقتاختار طريق بولتزمان. الوقت لا ينتمي إلى الواقع الأساسي والكون، ولكنه يرتبط بخصائص الإدراك. شون كارول في الكتاب الصورة الكبيرة: نحو أصول الحياة والمعنى والكون نفسهويحدد الحل الثالث. في البداية كانت هناك حالة منخفضة الإنتروبيا، ثم تم الحصول على حالات أكثر احتمالا تتوافق مع زيادة الإنتروبيا. لي سمولين في الكتاب عودة الزمنقريبة أساسا من الحل الثاني.
أود أن أقول إن الكتاب يركز كثيرًا على الميكانيكا الإحصائية الكلاسيكية والقليل جدًا على ميكانيكا الكم. في الميكانيكا الإحصائية، المستندة إلى الميكانيكا الكلاسيكية، نشأت العديد من المفارقات والتناقضات مع النتائج التجريبية منذ البداية. يمكننا القول أن هذا يشير ضمنًا إلى أن الميكانيكا الكلاسيكية لا تنطبق على وصف العالم الصغير. من ناحية أخرى، عند الانتقال إلى ميكانيكا الكم، يطرح السؤال العام حول كيفية الحصول على نظام كلي كلاسيكي من دالة موجية على مستوى العالم الصغير. ربما تكون مشكلة تفسير ميكانيكا الكم والتناقض بين الديناميكا الحرارية والميكانيكا مرتبطين بطريقة أو بأخرى.
ألاحظ أن هناك العديد من الاقتباسات المثيرة للاهتمام في الكتاب. فيما يلي بعض الاقتباسات التي أعجبتني بشكل خاص.
وصف العالم الذي قدمه ألبرت أينشتاين في خطاب التهنئة بمناسبة عيد ميلاد ماكس بلانك الستين ( دوافع البحث العلمي):
"معظمهم أناس غريبون ومنعزلون ومنعزلون؛ على الرغم من أوجه التشابه هذه، إلا أنهم في الواقع مختلفون عن بعضهم البعض أكثر من المنفيين. ما الذي أتى بهم إلى المعبد؟... إحدى أقوى الدوافع التي تؤدي إلى الفن والعلم هي الرغبة في الهروب من الحياة اليومية بصلابتها المؤلمة وفراغها الذي لا يطاق، للهروب من قيود أهواء الفرد المتغيرة باستمرار. هذا السبب يدفع الأشخاص ذوي الخيوط الروحية الدقيقة من التجارب الشخصية إلى عالم الرؤية الموضوعية والفهم. يمكن مقارنة هذا السبب بالشوق الذي ينقل ساكن المدينة بشكل لا يقاوم من بيئة صاخبة وعكرة إلى المناظر الطبيعية الجبلية العالية الهادئة، حيث تخترق النظرة بعيدًا عبر الهواء الساكن النظيف وتتمتع بخطوط هادئة تبدو وكأنها متجهة إلى الأبد.
ولكن لهذا السبب السلبي هناك أيضا سبب إيجابي. يسعى الشخص بطريقة مناسبة إلى خلق صورة بسيطة وواضحة للعالم من أجل الانفصال عن عالم الأحاسيس، وذلك إلى حد ما، لمحاولة استبدال هذا العالم بصورة تم إنشاؤها في هذا طريق.'
قصائد لجون دوني (1572-1631)، رثى فيها العالم الأرسطي الذي دمرته الثورة الكوبرنيكية:
"إن الفلاسفة الجدد يتساءلون عن كل شيء،
لقد تم سحب العنصر الهائل - النار - من التداول.
لقد فقد الرجل عقله - ما لم يكن، ما كان،
ليست الشمس هي التي تدور حول الأرض، بل الأرض هي التي تدور حول النجم.
جميع الناس يعترفون بصدق: لقد تحول عالمنا كله إلى غبار،
عندما كسرها الحكماء بضربة واحدة.
البحث في كل مكان عن شيء جديد (الشك هو الضوء الذي يضيء النافذة)،
لقد دمروا العالم كله، حتى الحصاة، وحتى الفتات.
في الختام، اقتباس من تشارلز بيرس فيما يتعلق بالموت الحراري للكون:
"لقد سمعتم جميعًا عن تبديد الطاقة. وقد اكتشف أنه خلال أي تحول للطاقة يتحول جزء منها إلى حرارة، والحرارة تميل دائما إلى معادلة درجة الحرارة. وتحت تأثير قوانينها الضرورية، تنفد طاقة العالم، ويتجه نحو الموت، عندما تتوقف القوى عن العمل في كل مكان، وتتوزع الحرارة ودرجة الحرارة بالتساوي...
ولكن في حين لا يمكن لأي قوة أن تقاوم هذا الاتجاه، فإن الصدفة يمكنها أن تعيقه. فالقوة في نهاية المطاف مبددة، والعشوائية مركزة في نهاية المطاف. إن تبديد الطاقة وفقًا لقوانين الطبيعة الثابتة، بموجب نفس القوانين، يكون مصحوبًا بظروف أكثر ملاءمة للتركيز العشوائي للطاقة. وستأتي حتما لحظة يوازن فيها الاتجاهان بعضهما البعض. هذه هي الحالة التي يجد العالم كله نفسه فيها اليوم بلا شك.
معلومة
إيليا بريجوجين، إيزابيلا ستينجرز، النظام خارج الفوضى. حوار جديد بين الإنسان والطبيعة، موسكو، التقدم، 1986.
"في عصرنا هذا، تتوصل كل من الفيزياء والميتافيزيقا بشكل مشترك إلى مفهوم العالم (كيف! اتضح أن الميتافيزيقا تحكم... كان أمثال فيورباخ وماركسيون حمقى! ليس من قبيل الصدفة أن يقوم IP بتصفية النصف الثاني بأكمله من القرن التاسع عشر بجد - هناك قطر مستمر، و ماذاتلك المادية الجدلية الرهيبة التي ولدتها؟! -جي سي)آسف للتذكير، لكن مؤلف هذه المقاطع هو مثل عالم، حتى الحائز على جائزة نوبل، وليس بعض البوب أو الصحفي من قسم "حول العلم" في بعض utro.ru... بناءً على الرسالة التي بها "مكتوب في النص "الله" - يمكنكم تخمين تاريخ الترجمة - 1986. (لكننا عشنا بالفعل تحت التعددية- ولم تمر سنتان منذ إصدار طبعة لندن من التحفة الفنية!)
...
وُلِد العلم الكلاسيكي من ثقافة تخللتها فكرة الاتحاد بين شخصفي منتصف الطريق بين النظام الإلهي والنظام الطبيعي، و بواسطة اللهمشرع عقلاني وواضح، مهندس معماري ذو سيادة نفهمه على صورتنا (هذا هو العلم الكلاسيكي! لا سبيل إليه إلا بالله - جي سي). لقد عاشت لحظة من التناغم الثقافي، مما سمح للفلاسفة واللاهوتيين بالتعامل مع مشاكل العلوم الطبيعية، وللعلماء بفك رموز نوايا الخالق والتعبير عن آرائهم حول الحكمة الإلهية والقدرة التي تظهر في خلق العالم. (اتضح أن العلماء يقومون بفك الرموز خططالمنشئ! -جي سي). وبدعم من الدين والفلسفة، توصل العلماء إلى استنتاج مفاده أن أنشطتهم كانت مكتفية ذاتيا (نعم، خاصة مع دعم الدين! - جي سي)أنها تستنفد كل إمكانيات المقاربة العقلانية للظواهر الطبيعية...
المضامين الثنائية للعلم الحديث...الوصف موضوعي إلى حد استبعاد الراصد منه، والوصف نفسه ينتج من نقطة تقع بحكم القانون خارج العالم، أي من وجهة النظر الإلهية، يمكن الوصول إليها منذ البدء إلى النفس البشرية المخلوقة على صورة الله... (وصف أكثر جنونًا من الناحية السريرية للأنظمة المغلقة - ما زلنا بحاجة للبحث عن ذلك! - JC)
يستطيع الرب الإله، إذا أراد، أن يحسب المسارات في عالم ديناميكي غير مستقر. وفي الوقت نفسه، سيحصل على نفس النتيجة التي تسمح لنا نظرية الاحتمالات بالحصول عليها (وننظر إلى نظرية الاحتمال من وجهة نظر إلهية! - نسيت ما كتبته أعلاه؟ - جي سي). بالطبع، لن يكون من الصعب على إله كلي العلم بمعرفته المطلقة أن يتخلص من كل الصدفة. لذلك، يمكننا القول أن هناك علاقة وثيقة بين عدم الاستقرار والاحتمالية بلا شك". (حجة رائعة! - JC)
...
نحن نعيش في عالم خطير وغير مؤكد، لا يوحي بالثقة العمياء، ولكن فقط نفس الشعور بالأمل المعتدل الذي تنسبه بعض النصوص التلمودية (كذا! - JC) إلى إله سفر التكوين.
- "النظام من الفوضى" - إيليا بريجوجين، إيزابيلا ستينجرز - تنتهي التحفة الفنية باقتباس من "كتاب سفر التكوين" (لماذا لا من المهابهاراتا؟!).
فهل يشك أحد آخر في ذلك ماذامنح جائزة نوبل لهذا المنقب العلمي، العالم العظيم؟ وبأي لغة رائعة ومفهومة تمت كتابة هذا الخلق المتقدم (نعم!)! أنت تفهم كل شيء عنه التوافق الثقافيو الآثار الثنائية?
بالمناسبة حسب الطلب بالضبط " التوافق الثقافي" - لا توجد نتيجة واحدة على Google. وإذا كنت تريد العثور على مصدر الاقتباس، فما عليك سوى كتابة "لحظة التناغم الثقافي".
حسنًا، يعترف بريغوجين نفسه بشكل غير مباشر في سيرته الذاتية أنه حصل على جائزة بدلاً من العلماء الآخرين الذين حققوا بالفعل اكتشافات مذهلة في المجال الذي اختطفه - أوه، لا يمكنك أن تنسب الفضل إلى رد فعل بيلوسوف-زابوتينسكي، فضلاً عن ردة فعله. التفسير...ولكن جائزة نوبل ل الديناميكا الحرارية غير المتوازنةتم منحه إلى بريجوزين، وليس لبعض العلماء السوفييت الرديئين (كان بيلوسوف أيضًا قائدًا للواء الأحمر!)
علميبالطبع، أصيب الجمهور المؤيد للرأسمالية بالصدمة عندما أصبح رد فعل BZ في عام 1968 معروفًا للعالم - كيف يتساءلون في الأقبية المظلمة لمختبرات التعذيب السوفييتية عن العناية الإلهية - اكتشفوا التذبذبات الذاتية - علامات التنظيم الذاتي - في النظم الكيميائية! وبالمثل، لتبرير أصل الحياة الملحد من خلال رد الفعل الخاص بها سوف يغشون! هذا هو المكان الذي جاء في متناول اليدين واعدةعالم منهجيات، وكيميائي وراثي، وهو صبي من عائلة جيدة، ومجمع دراسات حول الميكانيكا الإحصائية غير المتوازنة و رجل أعمال ماكر مترجمبدوام جزئي - I. Prigozhin ذو ملف تعريف مثالي - ابن اللاجئين (علاقة صعبة مع النظام الجديد) من البلاشفة الدمويين! وحصل على أجره كاملا.
تشهد رؤيتنا للطبيعة تغيرات جذرية نحو التعددية والزمنية والتعقيد. لفترة طويلة، سيطرت الصورة الميكانيكية للكون على العلوم الغربية. ونحن ندرك الآن أننا نعيش في عالم تعددي. هناك ظواهر تبدو لنا حتمية وقابلة للعكس. مثل، على سبيل المثال، هي حركات البندول دون احتكاك أو حركة الأرض حول الشمس. ولكن هناك أيضًا عمليات لا رجعة فيها يبدو أنها تحمل سهم الزمن. على سبيل المثال، إذا قمت بدمج سائلين مثل الكحول والماء، فمن المعروف من التجربة أنهما سوف يختلطان بمرور الوقت. لم تتم ملاحظة العملية العكسية - الفصل التلقائي للخليط إلى ماء نقي وكحول نقي - أبدًا. لذلك فإن خلط الكحول والماء عملية لا رجعة فيها. الكيمياء كلها، في جوهرها، هي قائمة لا نهاية لها من هذه العمليات التي لا رجعة فيها.
ومن الواضح أنه، بالإضافة إلى العمليات الحتمية، فإن بعض الظواهر الأساسية، مثل التطور البيولوجي أو تطور الثقافات البشرية، يجب أن تحتوي على نوع من العناصر الاحتمالية. حتى العالم الذي لديه اقتناع عميق بصحة الأوصاف الحتمية لن يجرؤ على التأكيد على أنه في لحظة الانفجار الكبير، أي. أصل الكون معروف لنا، وتاريخ نشر كتابنا مكتوب على ألواح قوانين الطبيعة. نظرت الفيزياء الكلاسيكية إلى العمليات الأساسية على أنها حتمية وقابلة للعكس. واعتبرت العمليات المرتبطة بالعشوائية أو اللارجعة استثناءات مؤسفة للقاعدة العامة. الآن نرى مدى أهمية الدور الذي تلعبه العمليات والتقلبات التي لا رجعة فيها في كل مكان.
على الرغم من أن العلوم الغربية قد حفزت حوارًا مثمرًا بشكل غير عادي بين الإنسان والطبيعة، إلا أن بعض عواقب تأثير العلوم الطبيعية على الثقافة الإنسانية لم تكن دائمًا إيجابية. على سبيل المثال، يعود تعارض "الثقافتين" إلى حد كبير إلى الصراع بين النهج الخالد للعلوم الكلاسيكية والمنهج الموجه نحو الزمن الذي سيطر على الغالبية العظمى من العلوم الاجتماعية والإنسانية. ولكن على مدى العقود الماضية، حدثت تغيرات جذرية في العلوم الطبيعية، غير متوقعة مثل ولادة الهندسة أو الصورة العظيمة للكون التي رسمها نيوتن في "المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية". ونحن ندرك بشكل متزايد أنه على جميع المستويات - من الجسيمات الأولية إلى علم الكونيات - تلعب العشوائية واللارجعة دورا مهما، وتزداد أهميته مع توسع معرفتنا. العلم يعيد اكتشاف الزمن.كتابنا مخصص لوصف هذه الثورة المفاهيمية.
إن الثورة المعنية تحدث على جميع المستويات: على مستوى الجسيمات الأولية، في علم الكونيات، على مستوى ما يسمى بالفيزياء العيانية، التي تغطي فيزياء وكيمياء الذرات أو الجزيئات، سواء بشكل فردي أو عالمي، كما هو الحال، على سبيل المثال، في دراسة السوائل أو الغازات. من الممكن أنه على المستوى المجهري يمكن رؤية الثورة المفاهيمية في العلوم الطبيعية بشكل أكثر وضوحًا. تشهد الديناميكيات الكلاسيكية والكيمياء الحديثة حاليًا فترة من التغيير الجذري. لو سألنا أحد الفيزيائيين قبل بضع سنوات عن الظواهر التي يمكن أن يفسرها علمه وما هي المشاكل التي ظلت مفتوحة، فمن المحتمل أن يجيب بأننا لم نحقق بعد فهمًا كافيًا للجسيمات الأولية أو التطور الكوني، ولكن لدينا معرفة مرضية تمامًا عنها. العمليات التي تحدث على مستويات متوسطة بين المستويات دون المجهرية والكونية. اليوم، هناك أقلية من الباحثين، الذين ينتمي إليهم مؤلفو هذا الكتاب، والذين ينمون كل يوم، لا يشاركون هذا التفاؤل: لقد بدأنا للتو في فهم مستوى الطبيعة التي نعيش فيها، وهذا هو المستوى الذي نعيش فيه. يركز الكتاب على.
من أجل تقييم إعادة التجهيز المفاهيمي الحالي للفيزياء بشكل صحيح، من الضروري النظر في هذه العملية من منظور تاريخي مناسب. إن تاريخ العلم ليس بأي حال من الأحوال تطورًا خطيًا لسلسلة من التقريبات المتعاقبة لبعض الحقيقة العميقة. إن تاريخ العلم مليء بالتناقضات والتحولات غير المتوقعة. لقد خصصنا جزءًا كبيرًا من كتابنا لمخطط التطور التاريخي للعلوم الغربية، بدءًا من نيوتن، أي. من أحداث ثلاثمائة سنة مضت. لقد سعينا إلى وضع تاريخ العلم ضمن تاريخ الفكر من أجل دمجه مع تطور الثقافة الغربية على مدى القرون الثلاثة الماضية. بهذه الطريقة فقط يمكننا أن نقدر حقًا تفرد اللحظة التي نعيشها.
في التراث العلمي الذي ورثناه، هناك سؤالان أساسيان لم يتمكن أسلافنا من إيجاد إجابة لهما. إحداها هي مسألة العلاقة بين الفوضى والنظام. يصف قانون زيادة الإنتروبيا الشهير العالم بأنه يتطور باستمرار من النظام إلى الفوضى. وفي الوقت نفسه، كما يظهر التطور البيولوجي أو الاجتماعي، فإن المعقد ينشأ من البسيط. كيف يمكن أن يكون هذا؟ كيف يمكن للهيكل أن يخرج من الفوضى؟ لقد قطعنا الآن شوطا طويلا في الإجابة على هذا السؤال. نحن نعلم الآن أن عدم التوازن - تدفق المادة أو الطاقة - يمكن أن يكون مصدرًا للنظام.
ولكن هناك سؤال آخر أكثر جوهرية. تصف الفيزياء الكلاسيكية أو الكمومية العالم بأنه قابل للعكس، وثابت. في وصفهم لا يوجد مكان للتطور لا للنظام ولا للفوضى. تظل المعلومات المستخرجة من الديناميكيات ثابتة مع مرور الوقت. هناك تناقض واضح بين الصورة الثابتة للديناميكيات والنموذج التطوري للديناميكا الحرارية. ما هو اللارجعة؟ ما هو الانتروبيا؟ لا يكاد يكون هناك أي قضايا أخرى يمكن مناقشتها في كثير من الأحيان في تطور العلوم. الآن فقط بدأنا في تحقيق تلك الدرجة من الفهم وذلك المستوى من المعرفة الذي يسمح لنا بالإجابة على هذه الأسئلة بدرجة أو بأخرى. النظام والفوضى مفاهيم معقدة. تختلف الوحدات المستخدمة في الوصف الثابت الذي تقدمه الديناميكيات عن الوحدات اللازمة لإنشاء النموذج التطوري المعبر عنه بنمو الإنتروبيا. إن الانتقال من وحدة إلى أخرى يؤدي إلى مفهوم جديد للمادة. تصبح المادة "نشطة": فهي تؤدي إلى عمليات لا رجعة فيها، وعمليات لا رجعة فيها تنظم المادة.<...>
ما هي متطلبات العلم الكلاسيكي التي تمكن العلم الحديث من التخلص منها؟ عادةً من تلك التي تمحورت حول الأطروحة الأساسية عند مستوى ما العالم بسيطويطيع القوانين الأساسية التي يمكن عكسها بمرور الوقت. ويبدو لنا اليوم أن وجهة النظر هذه مبالغة في التبسيط. وتقسيمها يعني أن نصبح مثل أولئك الذين يرون المباني ليست أكثر من أكوام من الطوب. ولكن من نفس الطوب يمكنك بناء مبنى المصنع والقصر والمعبد. فقط من خلال النظر إلى المبنى ككل، نكتسب القدرة على إدراكه كمنتج لعصر أو ثقافة أو مجتمع أو أسلوب. هناك مشكلة أخرى واضحة تمامًا: بما أن العالم من حولنا لم يقم ببنائه أحد، فإننا نواجه الحاجة إلى إعطاء وصف لأصغر "لبنات" فيه (أي البنية المجهرية للعالم) من شأنها أن تشرح العملية من التجميع الذاتي.
إن البحث عن الحقيقة الذي يقوم به العلم الكلاسيكي يمكن أن يكون في حد ذاته مثالًا ممتازًا للازدواجية التي يمكن رؤيتها بوضوح عبر تاريخ الفكر الأوروبي الغربي. تقليديا، كان يؤخذ في الاعتبار فقط عالم الأفكار الذي لا يتغير، إذا استخدمنا تعبير أفلاطون، "المضاء بشمس المعقول". وبنفس المعنى، كان من المعتاد رؤية العقلانية العلمية فقط في القوانين الأبدية التي لا تتغير. ومع ذلك، كان يُنظر إلى المؤقت والعابر على أنه وهم. في الوقت الحاضر تعتبر هذه الآراء خاطئة. لقد اكتشفنا أنه في الطبيعة، ليست الأمور الوهمية، بل اللارجعة الحقيقية التي تكمن وراء معظم عمليات التنظيم الذاتي هي التي تلعب دورًا مهمًا. إن الرجوعية والحتمية الصعبة في العالم من حولنا لا تنطبق إلا في الحالات المحدودة البسيطة. لا تعتبر اللارجعة والعشوائية الآن استثناءً، بل كقاعدة عامة.<...>
في الوقت الحاضر، تحول التركيز الرئيسي للبحث العلمي من المادة إلى العلاقة والاتصال والوقت.
هذا التغيير الدراماتيكي في المنظور ليس نتيجة لقرار تعسفي. في الفيزياء، نحن مجبرون على القيام بذلك من خلال اكتشافات جديدة غير متوقعة. من كان يتوقع أن العديد من الجسيمات الأولية (إن لم يكن كلها) ستكون غير مستقرة؟ من كان يتوقع أنه مع التأكيد التجريبي لفرضية الكون المتوسع، ستكون لدينا الفرصة لتتبع تاريخ العالم من حولنا ككل واحد؟
بحلول نهاية القرن العشرين. لقد تعلمنا أن نفهم بشكل أفضل معنى ثورتين عظيمتين في العلوم الطبيعية، كان لهما تأثير حاسم على تشكيل الفيزياء الحديثة: إنشاء ميكانيكا الكم والنظرية النسبية. بدأت كلتا الثورتين بمحاولات تصحيح الميكانيكا الكلاسيكية من خلال إدخال الثوابت العالمية المكتشفة حديثًا فيها. أما الآن فقد تغير الوضع. لقد أعطتنا ميكانيكا الكم أساسًا نظريًا لوصف التحولات اللانهائية لجسيم إلى آخر. وبالمثل، أصبحت النسبية العامة هي الأساس الذي يمكننا من خلاله تتبع التاريخ الحراري للكون في مراحله المبكرة.
إن كوننا بطبيعته تعددي ومعقد. يمكن أن تختفي الهياكل، لكنها يمكن أن تظهر أيضًا. يمكن وصف بعض العمليات، بالمستوى الحالي من المعرفة، باستخدام المعادلات الحتمية، بينما تتطلب عمليات أخرى استخدام الاعتبارات الاحتمالية.
فكيف يمكن التغلب على التناقض الظاهري بين الحتمية والعشوائية؟ ففي النهاية، نحن نعيش في عالم واحد. وكما سنبين لاحقًا، فقد بدأنا الآن فقط في تقدير أهمية المجموعة الكاملة من المشكلات المرتبطة بالضرورة والصدفة. بالإضافة إلى ذلك، فإننا نعلق معنى مختلفًا تمامًا، وأحيانًا معاكسًا، عن الفيزياء الكلاسيكية للظواهر المختلفة التي نلاحظها ونصفها. لقد ذكرنا بالفعل أنه وفقًا للتقليد الموجود مسبقًا، تم اعتبار العمليات الأساسية حتمية وقابلة للعكس، وتم تفسير العمليات التي كانت مرتبطة بطريقة أو بأخرى بالعشوائية أو اللارجعة على أنها استثناءات للقاعدة العامة. في أيامنا هذه نرى في كل مكان مدى أهمية الدور الذي تلعبه العمليات والتقلبات التي لا رجعة فيها. إن النماذج التي تتناولها الفيزياء الكلاسيكية لا تتوافق، كما نفهم الآن، إلا مع مواقف محدودة. يمكن إنشاؤها بشكل مصطنع عن طريق وضع النظام في صندوق والانتظار حتى يصل إلى حالة التوازن.
الاصطناعي يمكن أن يكون حتمي وقابل للعكس. الطبيعي يحتوي بالتأكيد على عناصر الصدفة واللارجعة. تقودنا هذه الملاحظة إلى منظور جديد حول دور المادة في الكون. ولم تعد المادة مادة سلبية موصوفة في إطار صورة ميكانيكية للعالم، بل تتميز أيضًا بالنشاط التلقائي. إن الفرق بين النظرة الجديدة للعالم والنظرة التقليدية عميق للغاية لدرجة أننا، كما ذكرنا في المقدمة، نستطيع أن نتحدث بحق عن حوار جديد بين الإنسان والطبيعة.<...>
أدى اثنان من أحفاد نظرية الحرارة في خط مستقيم - علم تحويل الطاقة من شكل إلى آخر ونظرية المحركات الحرارية - إلى إنشاء أول علم "غير كلاسيكي" - الديناميكا الحرارية. لا يمكن مقارنة أي من المساهمات التي قدمتها الديناميكا الحرارية في خزانة العلوم من حيث الجدة بالقانون الثاني الشهير للديناميكا الحرارية، والذي دخل "سهم الزمن" إلى الفيزياء لأول مرة. كان إدخال الوقت في اتجاه واحد جزءًا من حركة أوسع في الفكر الأوروبي الغربي. يمكن أن يسمى القرن التاسع عشر بحق قرن التطور: بدأ الاهتمام بالبيولوجيا والجيولوجيا وعلم الاجتماع في القرن التاسع عشر. الاهتمام المتزايد بدراسة عمليات ظهور عناصر هيكلية جديدة وزيادة تعقيدها. أما الديناميكا الحرارية فهي تقوم على الفرق بين نوعين من العمليات: العمليات الانعكاسية التي لا تعتمد على اتجاه الزمن، والعمليات غير الانعكاسية التي تعتمد على اتجاه الزمن. سنتعرف على أمثلة للعمليات القابلة للعكس والتي لا رجعة فيها لاحقًا. تم تقديم مفهوم الإنتروبيا للتمييز بين العمليات العكسية والعمليات التي لا رجعة فيها: تزداد الإنتروبيا فقط نتيجة لعمليات لا رجعة فيها.
طوال القرن التاسع عشر. كان التركيز على دراسة الحالة النهائية للتطور الديناميكي الحراري. الديناميكا الحرارية في القرن التاسع عشر. كان التوازن الديناميكا الحرارية. واعتبرت العمليات غير المتوازنة تفاصيل صغيرة، واضطرابات، وتفاصيل صغيرة غير مهمة لا تستحق دراسة خاصة. حاليا تغير الوضع تماما. نحن نعلم الآن أنه بعيدًا عن التوازن، يمكن لأنواع جديدة من الهياكل أن تنشأ تلقائيًا. في ظل ظروف شديدة عدم التوازن، يمكن أن يحدث الانتقال من الفوضى والفوضى الحرارية إلى النظام. قد تنشأ حالات ديناميكية جديدة للمادة، مما يعكس تفاعل نظام معين مع البيئة. لقد أطلقنا على هذه الهياكل الجديدة الهياكل التبددية,محاولة التأكيد على الدور البناء للعمليات التبددية في تكوينها.
يوضح كتابنا بعض الأساليب التي تم تطويرها في السنوات الأخيرة لوصف كيفية نشوء وتطور الهياكل التبددية. وفي عرضها، سنواجه لأول مرة كلمات رئيسية مثل "اللاخطية"، و"عدم الاستقرار"، و"التقلب"، والتي تنتشر في الكتاب بأكمله باعتبارها فكرة مهيمنة. وقد بدأ هذا الثالوث يتغلغل في وجهات نظرنا العالمية التي تتجاوز الفيزياء والكيمياء.
وفي مناقشة التناقض بين العلوم والعلوم الإنسانية، اقتبسنا كلام أشعيا برلين. قارنت برلين بين الخاص والفريد والمتكرر والعامة. من السمات الرائعة للعمليات التي ندرسها هو أنه عند الانتقال من ظروف التوازن إلى ظروف غير متوازنة للغاية، فإننا ننتقل من المتكرر والعامة إلى الفريد والمحدد. في الواقع، قوانين التوازن عامة للغاية: فهي عالمية. أما سلوك المادة بالقرب من حالة التوازن فيتسم بـ«التكرار». وفي الوقت نفسه، وبعيدًا عن التوازن، تبدأ آليات مختلفة في العمل، تتوافق مع إمكانية ظهور هياكل تبديدية من مختلف الأنواع. على سبيل المثال، بعيدًا عن التوازن، يمكننا ملاحظة ظهور ساعة كيميائية - تفاعلات كيميائية مع تغير دوري متماسك (متسق) مميز في تركيز الكواشف. بعيدًا عن التوازن، تُلاحظ أيضًا عمليات التنظيم الذاتي، مما يؤدي إلى تكوين هياكل غير متجانسة - بلورات غير متوازنة.
ويجب التأكيد بشكل خاص على أن هذا السلوك للأنظمة شديدة عدم التوازن غير متوقع تمامًا. في الواقع، يتخيل كل واحد منا بشكل حدسي أن التفاعل الكيميائي يستمر تقريبًا على النحو التالي: الجزيئات "تطفو" في الفضاء، وتتصادم، وتتحول نتيجة الاصطدام إلى جزيئات جديدة. يمكن تشبيه السلوك الفوضوي للجزيئات بالصورة التي يرسمها علماء الذرة عندما يصفون حركة جزيئات الغبار التي تتراقص في الهواء. لكن في حالة الساعة الكيميائية، فإننا نواجه تفاعلًا كيميائيًا لا يحدث على الإطلاق كما يخبرنا حدسنا. لتبسيط الوضع إلى حد ما، يمكننا القول أنه في حالة الساعة الكيميائية، فإن جميع الجزيئات تغير هويتها الكيميائية معًا،على فترات الصحيحة. إذا تخيلنا أن جزيئات المادة الأولية ونواتج التفاعل ملونة باللون الأزرق والأحمر على التوالي، فسنرى كيف يتغير لونها في إيقاع الساعة الكيميائية.
من الواضح أن مثل هذا التفاعل الدوري لا يمكن وصفه بناءً على أفكار بديهية حول السلوك الفوضوي للجزيئات. نشأ أمر من نوع جديد غير معروف سابقًا. في هذه الحالة، من المناسب الحديث عن التماسك الجديد، عن آلية "التواصل" بين الجزيئات. لكن الاتصال من هذا النوع لا يمكن أن ينشأ إلا في ظل ظروف شديدة عدم التوازن. ومن المثير للاهتمام أن نلاحظ أن مثل هذا الارتباط منتشر على نطاق واسع في العالم الحي. يمكن اعتبار وجوده بمثابة الأساس لتعريف النظام البيولوجي.
وينبغي أيضًا أن نضيف أن نوع البنية التبددية يعتمد إلى حد كبير على ظروف تكوينها. يمكن أن تلعب المجالات الخارجية، مثل مجال الجاذبية الأرضية أو المجال المغناطيسي، دورًا مهمًا في اختيار آلية التنظيم الذاتي.
لقد بدأنا نفهم كيف أنه، استنادًا إلى الكيمياء، من الممكن بناء هياكل معقدة، وأشكال معقدة، بما في ذلك تلك التي يمكن أن تصبح سلائف للكائنات الحية. في الظواهر غير المتوازنة إلى حد كبير، تم إثبات خاصية مهمة جدًا وغير متوقعة للمادة بشكل موثوق: من الآن فصاعدا، يمكن للفيزياء وصف الهياكل بحق على أنها أشكال من تكيف النظام مع الظروف الخارجية. إننا نواجه نوعًا من آلية التكيف قبل البيولوجي في أبسط الأنظمة الكيميائية. بلغة مجسمة إلى حد ما، يمكننا القول أنه في حالة التوازن، تكون المادة "عمياء"، بينما في ظروف عدم التوازن الشديد تكتسب القدرة على إدراك الاختلافات في العالم الخارجي (على سبيل المثال، مجالات الجاذبية والكهرباء الضعيفة) و"اتخاذ أخذها بعين الاعتبار" في أدائها.
وبطبيعة الحال، لا تزال مشكلة أصل الحياة صعبة للغاية، ولا نتوقع أي حل بسيط لها في المستقبل القريب. ومع ذلك، مع نهجنا، تتوقف الحياة عن مقاومة قوانين الفيزياء "العادية"، ومحاربتها لتجنب المصير المعد لها - الموت. على العكس من ذلك، تبدو لنا الحياة باعتبارها مظهرًا فريدًا للظروف ذاتها التي يقع فيها محيطنا الحيوي، بما في ذلك التفاعلات الكيميائية غير الخطية والظروف غير المتوازنة للغاية التي يفرضها الإشعاع الشمسي على المحيط الحيوي.
نناقش بالتفصيل المفاهيم التي تسمح لنا بوصف تكوين الهياكل التبددية، على سبيل المثال، مفاهيم نظرية التشعب. وينبغي التأكيد على أنه لوحظت تقلبات كبيرة في الأنظمة القريبة من نقاط التشعب. ويبدو أن مثل هذه الأنظمة "مترددة" قبل اختيار أحد المسارات التطورية العديدة، ويتوقف تطبيق قانون الأعداد الكبيرة الشهير، إذا فُهم كالمعتاد. يمكن لتقلب بسيط أن يبدأ التطور في اتجاه جديد تمامًا، مما سيغير بشكل كبير سلوك النظام العياني بالكامل. إن القياس مع الظواهر الاجتماعية وحتى مع التاريخ ينشأ حتما. وبعيدًا عن فكرة التناقض بين العشوائية والضرورة، فإننا نعتقد أن كلا الجانبين يلعبان دورًا مهمًا في وصف الأنظمة غير الخطية وغير المتوازنة إلى حد كبير.
لتلخيص ذلك، يمكننا القول أننا في الجزأين الأولين من كتابنا نظرنا في وجهتي نظر متعارضتين للعالم المادي: النهج الثابت للديناميكيات الكلاسيكية والنظرة التطورية القائمة على استخدام مفهوم الإنتروبيا. إن المواجهة بين مثل هذه الأساليب المتعارضة أمر لا مفر منه. لفترة طويلة، أعاقتها النظرة التقليدية إلى اللارجعة باعتبارها وهمًا وتقريبًا. أدخل الإنسان الزمن إلى الكون الخالد. بالنسبة لنا، فإن مثل هذا الحل لمشكلة اللارجعة غير مقبول، حيث تتحول اللارجعة إلى وهم أو نتيجة لبعض التقديرات التقريبية، لأن اللارجعة، كما نعلم الآن، يمكن أن تكون مصدرا للنظام والتماسك والتنظيم.
أصبحت المواجهة بين النهج الخالد للميكانيكا الكلاسيكية والنهج التطوري حتمية. الجزء الثالث من كتابنا مخصص للصراع الحاد بين هذين النهجين المتعارضين في وصف العالم. سندرس فيه بالتفصيل المحاولات التقليدية لحل مشاكل اللارجعة، والتي تمت أولاً في الميكانيكا الكلاسيكية ثم في ميكانيكا الكم. وقد لعب العمل الرائد الذي قام به بولتزمان وجيبس دورًا خاصًا في هذا الأمر. ومع ذلك، يمكننا أن نؤكد بحق أن مشكلة اللارجعة تظل دون حل إلى حد كبير.<...>
الآن يمكننا أن نحكم بدقة أكبر على أصول مفهوم الزمن في الطبيعة، وهذا الظرف يؤدي إلى عواقب بعيدة المدى. يتم تقديم اللارجعة إلى العالم المجهري من خلال القانون الثاني للديناميكا الحرارية - قانون الإنتروبيا غير المتناقصة. نحن الآن نفهم القانون الثاني للديناميكا الحرارية على المستوى المجهري. وكما سنبين لاحقًا، يعمل القانون الثاني للديناميكا الحرارية كقاعدة اختيار - وهي قيود على الظروف الأولية التي تنتشر في أوقات لاحقة وفقًا لقوانين الديناميكيات. وهكذا فإن المبدأ الثاني يُدخل عنصرًا جديدًا غير قابل للاختزال في وصفنا للطبيعة. القانون الثاني للديناميكا الحرارية لا يتعارض مع الديناميكيات، لكن لا يمكن استخلاصها منه.
لقد أدرك بولتزمان بالفعل أنه يجب أن تكون هناك علاقة وثيقة بين الاحتمالية وعدم الرجوع. إن التمييز بين الماضي والمستقبل، وبالتالي اللارجعة، لا يمكن أن يدخل في وصف النظام إلا إذا كان النظام يتصرف بطريقة عشوائية بما فيه الكفاية. تحليلنا يؤكد وجهة النظر هذه. في الواقع، ما هو سهم الزمن في الوصف الحتمي للطبيعة؟ ما هو معناها؟ إذا كان المستقبل موجودًا بطريقة ما في الحاضر، والذي يحتوي أيضًا على الماضي، فماذا يعني سهم الزمن بالضبط؟ وسهم الزمن هو مظهر من مظاهر حقيقة أن المستقبل لا يعطى، أي. وعلى حد تعبير الشاعر الفرنسي بول فاليري، "الزمن هو البناء".
تُظهر تجربتنا الحياتية اليومية أن هناك فرقًا جوهريًا بين الزمان والمكان. يمكننا الانتقال من نقطة في الفضاء إلى أخرى، لكن لا يمكننا إعادة الزمن إلى الوراء. لا يمكننا إعادة ترتيب الماضي والمستقبل. وكما سنرى لاحقاً فإن هذا الشعور باستحالة عكس الزمن يكتسب الآن معنى علمياً دقيقاً. يتم فصل الحالات المسموح بها ("المسموح بها") عن الحالات المحظورة بموجب القانون الثاني للديناميكا الحرارية، وهو حاجز إنتروبيا مرتفع بشكل لا نهائي. هناك العديد من العوائق الأخرى في الفيزياء. واحدة منهم هي سرعة الضوء. وفقا للمفاهيم الحديثة، لا يمكن للإشارات أن تنتقل بسرعة أكبر من سرعة الضوء. إن وجود هذا الحاجز مهم جداً: فبدونه ستتحول السببية إلى غبار. وبالمثل، يعد حاجز الإنتروبيا شرطًا أساسيًا لإعطاء معنى فيزيائي دقيق للاتصال. تخيل ماذا سيحدث لو أصبح مستقبلنا ماضي بعض الأشخاص الآخرين!<...>
ولكن ربما كان التقدم الأكثر أهمية هو أن مشكلة البنية والنظام تظهر أمامنا الآن من منظور مختلف. كما سيظهر في الفصل. 8، من وجهة نظر الميكانيكا الكلاسيكية أو الكمية، لا يمكن أن يكون هناك تطور مع زمن أحادي الاتجاه. تظل "المعلومات" بالشكل الذي يمكن تعريفها به من حيث الديناميكيات ثابتة مع مرور الوقت. هذا يبدو متناقضا. إذا قمنا بخلط سائلين، فلن يحدث "تطور"، على الرغم من أنه من غير الممكن فصلهما دون اللجوء إلى مساعدة بعض الأجهزة الخارجية. على العكس من ذلك، فإن قانون الإنتروبيا غير المتناقصة يصف اختلاط سائلين بأنه تطور نحو “الفوضى”، أو “الاضطراب”، وهي الحالة الأكثر احتمالا. الآن لدينا بالفعل كل ما هو ضروري لإثبات الاتساق المتبادل بين كلا الوصفين: عند الحديث عن المعلومات أو النظام، من الضروري إعادة تعريف الوحدات التي نفكر فيها في كل مرة. الحقيقة الجديدة المهمة هي أننا نستطيع الآن وضع قواعد دقيقة للانتقال من وحدات من نوع ما إلى وحدات من نوع آخر. بمعنى آخر، تمكنا من الحصول على صياغة مجهرية للنموذج التطوري الذي يعبر عنه القانون الثاني للديناميكا الحرارية. يبدو هذا الاستنتاج مهمًا بالنسبة لنا، نظرًا لأن النموذج التطوري يغطي الكيمياء بأكملها، بالإضافة إلى أجزاء مهمة من علم الأحياء والعلوم الاجتماعية. لقد تم الكشف عن الحقيقة لنا مؤخرًا. إن عملية مراجعة المفاهيم الأساسية التي تجري حاليًا في الفيزياء لا تزال بعيدة عن الاكتمال. هدفنا ليس على الإطلاق تسليط الضوء على إنجازات العلم المعترف بها ونتائجها المستقرة والموثوقة. نريد أن نلفت انتباه القارئ إلى المفاهيم الجديدة التي ولدت في سياق النشاط العلمي وآفاقه ومشاكله الجديدة. ونحن ندرك بوضوح أننا في بداية مرحلة جديدة من البحث العلمي.<...>
ونحن نعتقد أننا في الطريق إلى توليفة جديدة، ومفهوم جديد للطبيعة. ولعلنا سوف نتمكن ذات يوم من دمج التقليد الغربي، الذي يؤكد على التجريب والصياغة الكمية، مع تقليد مثل التقليد الصيني، الذي يحمل أفكاره حول عالم متغير تلقائياً وينظم نفسه ذاتياً. استشهدنا في بداية المقدمة بكلمات جاك مونو عن وحدة الإنسان في الكون. والنتيجة التي توصل إليها هي:
"لقد تم تدمير الاتحاد القديم [بين الإنسان والطبيعة]. يدرك الإنسان أخيرًا وحدته في اتساع الكون اللامبالي، الذي خرج منه بالصدفة.
يبدو أن مونود على حق. تم تدمير التحالف القديم بالكامل. ولكننا لا نرى هدفنا في الحداد على الماضي، بل في محاولة العثور على خيط إرشادي يؤدي إلى صورة موحدة للعالم في ظل التنوع غير العادي الذي تتسم به العلوم الطبيعية الحديثة. تؤدي كل فترة عظيمة في تاريخ العلوم الطبيعية إلى نموذج خاص بها من الطبيعة. بالنسبة للعلوم الكلاسيكية، كان هذا النموذج على مدار الساعة، في القرن التاسع عشر - فترة الثورة الصناعية - محرك بخاري. ماذا سيصبح رمزا بالنسبة لنا؟ يبدو أن مثالنا المثالي يتم التعبير عنه بشكل كامل من خلال النحت - من فن الهند القديمة أو أمريكا الوسطى في عصر ما قبل كولومبوس إلى الفن الحديث. في بعض الأمثلة المثالية للنحت، على سبيل المثال، في شخصية شيفا الراقصة أو في النماذج المصغرة لمعابد غيريرو، يمكن للمرء أن يشعر بوضوح بالبحث عن انتقال بعيد المنال من الراحة إلى الحركة، من الوقت المتوقف إلى التدفق. وقت. ونحن على قناعة بأن هذه المواجهة هي التي تحدد الهوية الفريدة لعصرنا.<...>
ومن خلال ربط الإنتروبيا بنظام ديناميكي، نعود بذلك إلى مفهوم بولتزمان: يصل الاحتمال إلى الحد الأقصى في حالة التوازن. الوحدات الهيكلية التي نستخدمها لوصف التطور الديناميكي الحراري تتصرف بشكل فوضوي في حالة التوازن. وفي المقابل، في ظل ظروف عدم التوازن الضعيفة، تنشأ الارتباطات والتماسك.
هنا نصل إلى واحدة من استنتاجاتنا الرئيسية: على جميع المستويات، سواء كان ذلك على مستوى الفيزياء العيانية، أو مستوى التقلبات أو المستوى المجهري، فإن مصدر النظام هو عدم التوازن. إن عدم التوازن هو ما يخلق "النظام من الفوضى". ولكن، كما ذكرنا سابقًا، فإن مفهوم النظام (أو الفوضى) أكثر تعقيدًا مما قد يتصوره المرء. فقط في الحالات القصوى، على سبيل المثال في الغازات النادرة، يكتسب معنى بسيطًا وفقًا للأعمال الرائدة لبولتزمان.<...>
والآن اهتزت ثقتنا في «عقلانية» الطبيعة، ويرجع ذلك جزئيًا إلى النمو السريع للعلوم الطبيعية في عصرنا. وكما ذكرنا في المقدمة، فقد شهدت رؤيتنا للطبيعة تغيرات جوهرية. ونحن الآن نأخذ في الاعتبار جوانب التغيير مثل التعدد والاعتماد على الوقت والتعقيد. بعض التحولات التي حدثت في نظرتنا للعالم موصوفة في هذا الكتاب.
كنا نبحث عن مخططات عامة وشاملة يمكن وصفها بلغة القوانين الأبدية، لكننا اكتشفنا الزمن والأحداث والجزيئات التي تمر بتحولات مختلفة. أثناء البحث عن التناظر، فوجئنا باكتشاف عمليات مصحوبة بكسر التناظر على جميع المستويات - من الجسيمات الأولية إلى علم الأحياء والبيئة. لقد وصفنا في كتابنا الصدام بين الديناميكيات، مع تماثلها المتأصل في الزمن، والديناميكا الحرارية، التي تتميز باتجاه واحد للزمن.
إن وحدة جديدة تظهر أمام أعيننا: اللارجعة هي مصدر النظام على جميع المستويات. اللارجعة هي الآلية التي تخلق النظام من الفوضى.
Prigogine I.، Stengers I. اطلب الخروج من الفوضى. حوار جديد بين الإنسان والطبيعة. م، 1986. ص 34-37، 47-50، 53-61، 65-66، 357، 363.
تحميل...