Prigogine és Stengers: Rend a káoszból. Absztrakt: recenzió a Rend a káoszból című könyvről. Új párbeszéd ember és természet között Prigogine Stengers rend a káoszból 1986

Az Order Out of Chaos szerzői kimutatják, hogy a gépkorszakban a hagyományos tudomány a stabilitásra, a rendre, az egységességre és az egyensúlyra helyezi a hangsúlyt. Főleg zárt rendszereket és lineáris kapcsolatokat vizsgál, amelyekben egy kis bemeneti jel kis kimeneti választ okoz. A Prigogine-paradigma különösen érdekes abból a szempontból, hogy a valóság azon aspektusaira összpontosít, amelyek a legjellemzőbbek a felgyorsult társadalmi változások modern szakaszában: rendezetlenség, instabilitás, sokféleség, egyensúlyhiány, nemlineáris kapcsolatok, amelyekben egy kis jel a bemeneten tetszőlegesen erős válasz a kimeneten.

Prigogine művei új, átfogó elméletet alkotnak. Nagyon leegyszerűsítve ennek az elméletnek a lényege a következőkben rejlik. Az univerzum egyes részei valóban gépként működhetnek. Ezek zárt rendszerek, de legjobb esetben is csak a fizikai Univerzum egy kis részét alkotják. A számunkra érdekes rendszerek többsége nyitott - energiát vagy anyagot (hozzátehetnénk: információt) cserél a környezettel. A nyílt rendszerek kétségtelenül magukban foglalják a biológiai és társadalmi rendszereket is, ami azt jelenti, hogy minden olyan kísérlet, amely ezeket egy mechanisztikus modell keretein belül kívánja megérteni, minden bizonnyal kudarcra van ítélve.

Véleményem szerint Prigogine könyve érdekes lehet a menedzserek számára, mint egy újabb építőelem a szervezetek rendszerszemléletének kialakításában (lásd még James Gleick. Káosz. Új tudomány létrehozása).

Prigozhim I., Stengers I. Rend a káoszból: Új párbeszéd ember és természet között. - M.: Haladás, 1986. - 432 p.

Prigogine terminológiájával élve azt mondhatjuk, hogy minden rendszer tartalmaz olyan alrendszereket, amelyek folyamatosan ingadoznak. Előfordul, hogy egyetlen fluktuáció vagy ingadozások kombinációja (a pozitív visszacsatolás hatására) olyan erőssé válhat, hogy a korábban létező szervezet nem tud ellenállni és összeomlik. Ezen a fordulóponton (a bifurkációs ponton) alapvetően lehetetlen megjósolni, hogy milyen irányban fog továbbfejlődni: kaotikussá válik-e a rendszer állapota, vagy egy új, differenciáltabb és magasabb rendű szintre lép. .

Az erősen egyensúlyhiányos állapotok és nemlineáris folyamatok tanulmányozása eredményeként feltárt és megértett tények, valamint a meglehetősen bonyolult, visszacsatolásokkal felruházott rendszerekkel kombinálva egy teljesen új megközelítés megalkotásához vezettek, amely lehetővé teszi, hogy kapcsolatot teremtsünk az alaptudományok és a nemlineáris folyamatok között. a „periférikus” élettudományok és talán még megértenek néhány társadalmi folyamatot is. (A szóban forgó tények egyenlő, ha nem nagyobb jelentőséggel bírnak a társadalmi, gazdasági vagy politikai valóság szempontjából. Az olyan szavak, mint a „forradalom”, „gazdasági válság”, „technológiai váltás” és „paradigmaváltás” új árnyalatot kapnak, amikor elkezdünk gondolkodni a megfelelő fogalmakon a fluktuációk, pozitív visszacsatolások, disszipatív struktúrák, bifurkációk és a Prigogine-iskola fogalmi szókincsének egyéb elemei alapján.)

Azzal, hogy hangsúlyozzák, hogy a visszafordíthatatlan idő nem aberráció, hanem az Univerzum nagy részének jellemző vonása, Prigogine és Stengers aláássa a klasszikus dinamika alapjait. A szerzők számára a reverzibilitás és az irreverzibilitás közötti választás nem két egyenlő alternatíva egyikének a választása. A visszafordíthatóság (legalábbis, ha kellően hosszú időtartamokról beszélünk) a zárt rendszerek velejárója, az irreverzibilitás pedig az Univerzum többi részében.

Az általunk örökölt tudományos örökségben két olyan alapvető kérdés van, amelyekre elődeink nem tudtak választ találni. Az egyik a káosz és a rend kapcsolatának kérdése. A növekvő entrópia Banner 1. törvénye szerint a világ folyamatosan fejlődik a rendből a káoszba. Ugyanakkor, ahogy a biológiai vagy társadalmi evolúció mutatja, a komplexus az egyszerűből fakad. Hogyan alakulhat ki a struktúra a káoszból? Az egyensúlytalanság – az anyag vagy energia áramlása – a rend forrása lehet. De van egy másik, még alapvetőbb kérdés is. A klasszikus vagy kvantumfizika a világot reverzibilisnek, statikusnak írja le. Egyértelmű ellentmondás van a dinamika statikus képe és a termodinamika evolúciós paradigmája között. Mi az a visszafordíthatatlanság? Mi az entrópia?

BEVEZETÉS KIHÍVÁS A TUDOMÁNYNAK

A klasszikus tudomány mely előfeltételeitől sikerült megszabadulnia a modern tudománynak? Általában azok közül, amelyek az alaptézis köré összpontosultak, miszerint a világ bizonyos szinten egyszerű, és időben megfordítható alaptörvényeknek engedelmeskedik. Egy ilyen nézőpont ma túlzott leegyszerűsítésnek tűnik. Mivel a körülöttünk lévő világot nem építette senki, azzal kell szembesülnünk, hogy annak legkisebb „téglájáról” (vagyis a világ mikroszkopikus szerkezetéről) olyan leírást kell adnunk, amely megmagyarázná az önszerveződési folyamatot.

Felfedeztük, hogy a természetben a legtöbb önszerveződési folyamat mögött nem az illuzórikus, hanem a nagyon is valós visszafordíthatatlanság játszik jelentős szerepet. A körülöttünk lévő világ visszafordíthatósága és kemény determinizmusa csak egyszerű korlátozó esetekben alkalmazható. A visszafordíthatatlanságot és a véletlenszerűséget ma már nem kivételnek, hanem általános szabálynak tekintik.

Univerzumunk természeténél fogva pluralista és összetett. A struktúrák eltűnhetnek, de megjelenhetnek is. Egyes folyamatok a meglévő tudásszinttel determinisztikus egyenletekkel írhatók le, míg mások valószínűségi megfontolásokat igényelnek. A korábban létező hagyomány szerint az alapvető folyamatokat determinisztikusnak és visszafordíthatónak tekintették, és az általános szabály alóli kivételként értelmezték azokat a folyamatokat, amelyek valamilyen módon véletlenszerűséggel vagy irreverzibilitással függtek össze. Napjainkban mindenhol látjuk, hogy milyen fontos szerepet játszanak a visszafordíthatatlan folyamatok, ingadozások. A klasszikus fizika által vizsgált modellek, amint azt ma értjük, csak korlátozó helyzeteknek felelnek meg. Mesterségesen létrehozhatók, ha a rendszert egy dobozba helyezzük, és megvárjuk, amíg eléri az egyensúlyi állapotot. A mesterséges lehet determinisztikus és visszafordítható. A természetes minden bizonnyal a véletlen és a visszafordíthatatlanság elemeit tartalmazza. Ez a megjegyzés új perspektívába vezet bennünket az anyagnak az Univerzumban betöltött szerepéről. Az anyag már nem egy mechanisztikus világkép keretei között leírt passzív szubsztancia, hanem spontán tevékenység is jellemzi.

A termodinamika által a tudomány kincstárához nyújtott hozzájárulások egyike sem hasonlítható össze újdonságban a termodinamika híres második főtételével, amelynek megjelenésével az „idő nyila” először lépett be a fizikába. Az entrópia fogalmát a reverzibilis folyamatok és az irreverzibilis folyamatok megkülönböztetésére vezették be: az entrópia csak az irreverzibilis folyamatok eredményeként nő. Az általunk vizsgált folyamatok figyelemre méltó jellemzője, hogy az egyensúlyi feltételekről a nagyon nem egyensúlyi állapotokra való átmenet során az ismétlődő és általánostól az egyedi és specifikus felé haladunk.

Könyvünk első két részében a fizikai világ két ellentétes nézetét vizsgáljuk: a klasszikus dinamika statikus megközelítését és az entrópia fogalmán alapuló evolúciós szemléletet. A klasszikus mechanika időtlen megközelítése és az evolúciós megközelítés szembeállítása elkerülhetetlenné vált. Könyvünk harmadik részét a világleírás e két ellentétes megközelítésének akut ütközésének szenteljük.

Van valami specifikus a dinamikus rendszerek szerkezetében, ami lehetővé teszi számukra, hogy „megkülönböztessék” a múltat a jövőtől? Mekkora minimális komplexitás szükséges ehhez? Boltzmann már megértette, hogy szoros kapcsolatnak kell lennie a valószínűség és a visszafordíthatatlanság között. A múlt és a jövő megkülönböztetése, tehát a visszafordíthatatlanság csak akkor kerülhet bele egy rendszer leírásába, ha a rendszer kellően véletlenszerűen viselkedik. Az idő nyila annak a ténynek a megnyilvánulása, hogy a jövő nem adott.

Egyszer elhaladtam Ilja Prigozhin „Rend a káoszból” című könyve mellett. Tegnap olvastam - egyszerűen el voltam ragadtatva! A fizika szemszögéből Prigogine ugyanarról az epigenetikáról, ugyanolyan alkalmazkodóképességről ír, mint Waddington és Schmalhausen! Jó, hogy ilyen ember van mögötted :)
Az alábbiakban néhány érdekes idézet található (a Progress 1986-os kiadása szerint számozva):

194. o
A nemlineáris termodinamika eredetében valami egészen meglepő rejlik, ami első pillantásra könnyen összetéveszthető a kudarccal: minden próbálkozás ellenére bebizonyosodott, hogy a minimális entrópiatermelés tételét olyan rendszerekre általánosították, amelyekben az áramlások már nem az erők lineáris függvényei. lehetetlen. Az egyensúlytól távol, a rendszer még mindig kialakulhat valamilyen stacionárius állapotba, de ezt az állapotot általában már nem egy megfelelően kiválasztott potenciál határozza meg (hasonlóan a gyengén nem egyensúlyi állapotok entrópiatermeléséhez). A potenciálfüggvény hiánya felveti a kérdést: mi mondható el azon állapotok stabilitásáról, amelyekre a rendszer fejlődik? Valójában mindaddig, amíg az attraktor állapotát a minimális potenciál határozza meg (például entrópiatermelés), stabilitása garantált. Igaz, az ingadozások kihozhatják a rendszereket ebből a minimumból. Ekkor azonban a termodinamika második főtétele arra kényszeríti a rendszert, hogy visszatérjen az eredeti minimumhoz. Így a termodinamikai potenciál megléte „immúnissá” teszi a rendszert a fluktuációkkal szemben. A lehetőségek birtokában egy „stabil világot” írunk le, amelyben a rendszerek fejlődésük során egyszer s mindenkorra statikus állapotba kerülnek.

195. o
Lucretius azt írta, hogy néha a legbizonytalanabb időkben és a legváratlanabb helyeken az atomok örök és egyetemes zuhanása enyhe eltérést tapasztal - „clinamen”. A feltörekvő örvény a világot, a természet mindenét hoz létre. A "clinamen", egy spontán, előre nem látható elhajlás, gyakran kritizálták, mint a lucretiusi fizika egyik legsebezhetőbb pontját, mint valami ad hoc bevezetést. Valójában ennek az ellenkezője igaz: a „clinamen” olyan jelenségeket próbál megmagyarázni, mint a lamináris áramlás stabilitásának elvesztése és spontán átmenete turbulens áramlásba. A modern hidrodinamikusok a folyadékáramlás stabilitását egy olyan perturbáció bevezetésével tesztelik, amely a molekuláris káosz hatását fejezi ki, amely az átlagos áramlásra van rárakva. Nem vagyunk olyan messze Lucretius „klinameneitől”!

198. o
Így a rendszer kölcsönhatása a külvilággal, elmerülése a nem egyensúlyi körülmények között új dinamikus állapotok - disszipatív struktúrák - kialakulásának kiindulópontjává válhat. A disszipatív szerkezet a szupermolekuláris szerveződés valamilyen formájának felel meg. Bár a kristályszerkezeteket leíró paraméterek származtathatók az őket alkotó molekulák tulajdonságaiból, és különösen a kölcsönös vonzerő és taszító erők hatástartományából, a Bénard-sejtek, mint minden disszipatív szerkezet, lényegében a globális helyzetet tükrözik. az azokat generáló nemegyensúlyi rendszer. Az őket leíró paraméterek makroszkopikusak - nem 10-8 cm nagyságrendűek (mint a molekulák közötti távolságok egy kristályban), hanem több centiméteresek. Az időskálák is eltérőek: nem molekuláris skáláknak (például az egyes molekulák rezgési periódusainak, azaz kb. 10-15 s-nak) felelnek meg, hanem a makroszkopikusoknak, pl. másodpercek, percek vagy órák.

209. o
Ezzel szemben a biológiából ismert önszerveződés számos példájában a reakcióséma egyszerű, míg az anyagok (fehérjék, nukleinsavak stb.) reakciójában részt vevő molekulák nagyon összetettek és specifikusak. Az általunk észlelt különbség valószínűleg nem véletlen. Feltár egy bizonyos elsődleges elemet, amely a fizika és a biológia közötti különbségben rejlik. A biológiai rendszereknek van múlt. Az őket alkotó molekulák a korábbi evolúció eredményei; úgy választották ki őket, hogy részt vegyenek olyan autokatalitikus mechanizmusokban, amelyek célja a folyamatok nagyon specifikus formáinak előidézése.

p.216-218
Egy bizonyos B értéknél elérjük a termodinamikai ág stabilitási küszöbét. Ezt a kritikus értéket általában bifurkációs pontnak nevezik. Nézzünk meg néhány tipikus bifurkációs diagramot. A B bifurkációs pontban a termodinamikai ág instabillá válik a fluktuáció szempontjából. Az L szabályozási paraméter Lc kritikus értékénél a rendszer három különböző álló állapotban lehet: C, E és D. Ezek közül kettő stabil, a harmadik instabil. Nagyon fontos hangsúlyozni, hogy az ilyen rendszerek viselkedése a hátterüktől függ. Ha az L vezérlőparaméter kis értékeivel kezdjük, majd lassan növeljük azokat, valószínűleg leírjuk az ABC pályát. Éppen ellenkezőleg, az X koncentráció nagy értékeivel kiindulva és az L vezérlőparaméter állandó értékét fenntartva nagy valószínűséggel eljutunk a D ponthoz. Így a végső állapot a rendszer előéletétől függ. Eddig a történelmet használták a biológiai és társadalmi jelenségek értelmezésére. Egészen váratlanul derült ki, hogy az őstörténet egyszerű kémiai folyamatokban is szerepet kaphat.

219. o
Azt várnánk, hogy ha a kísérletet sokszor megismételjük a bifurkációs ponton áthaladva, akkor átlagosan az esetek felében a jobb oldali maximális koncentrációjú, az esetek felében pedig olyan állapotba kerül a rendszer. maximális koncentrációval a bal oldalon. Felmerül még egy érdekes kérdés. A minket körülvevő világban néhány egyszerű alapvető szimmetria megtört

222. o
Fontos megjegyezni, hogy a bifurkációért felelős kémiai folyamattól függően a fent leírt mechanizmus szokatlanul érzékeny lehet. Mint már említettük, az anyag képessé válik az egyensúlyi körülmények között észrevehetetlen különbségek észlelésére. Az ilyen nagy érzékenység olyan egyszerű organizmusok gondolatát sugallja, mint például a baktériumok, amelyekről ismert, hogy reagálnak az elektromos vagy mágneses mezőkre. Általánosabban ez azt jelenti, hogy az erősen egyensúlyhiányos kémiában lehetséges a kémiai folyamatok „adaptációja” a külső körülményekhez. Ily módon egy erősen nem egyensúlyi régió feltűnően különbözik az egyensúlyi régiótól, ahol az egyik struktúrából a másikba való átmenet erős perturbációkat vagy a peremfeltételek megváltoztatását követeli meg.

p.223-224
Ilyen helyzetekben a külső áramlás véletlenszerű ingadozása, amit zajnak is neveznek, semmiképpen sem zavaró akadály: minőségileg új típusú rezsimek születnek, amelyek megvalósítása determinisztikus áramlások mellett összehasonlíthatatlanul bonyolultabb reakciósémákat igényelne. Azt is fontos megjegyezni, hogy a véletlenszerű zaj elkerülhetetlenül jelen van az áramlásokban minden „természetes rendszerben”.

230. o
Feltételezhetjük, hogy az evolúció fő mechanizmusa a bifurkációk játékán alapul, mint olyan mechanizmusokon, amelyek az egyik vagy másik pályát stabilizáló kémiai kölcsönhatásokat vizsgálják és kiválasztják. Ezt az ötletet körülbelül negyven évvel ezelőtt terjesztette elő Waddington biológus. A stabilizált fejlődési utak leírására egy speciális fogalmat vezetett be - hitvallás. Waddington szerint a hitvallásnak meg kellett felelnie a lehetséges fejlődési utaknak, amelyek a kettős imperatívusz – a rugalmasság és a megbízhatóság – hatására alakulnak ki.

240. o
A nagy hatótávolságú korrelációk még a makroszkopikus bifurkáció bekövetkezte előtt szervezik a rendszert. Ismét visszatérünk könyvünk egyik fő gondolatához: az egyensúlytalansághoz, mint a rend forrásához. Ebben az esetben a helyzet különösen egyértelmű. Egyensúlyi állapotban a molekulák egymástól függetlenül viselkednek: mindegyik figyelmen kívül hagyja a többit. Az ilyen független részecskéket hipnonoknak („szomnambulistáknak”) nevezhetjük. Mindegyik olyan összetett lehet, amennyire csak kívánja, de ugyanakkor „nem veszi észre” más molekulák jelenlétét. A nem egyensúlyi állapotba való átmenet felébreszti a hipnonokat, és olyan koherenciát hoz létre, amely teljesen idegen az egyensúlyi körülmények közötti viselkedésüktől.

Könyv Rend a káoszból 1986-ban jelent meg oroszul. Kiderült, hogy akkor még nem olvastam, és csak most tudtam utolérni. Azt kell mondanom, hogy tetszettek Prigogine ötletei: disszipatív rendszerek erősen egyensúlytalan állapotban, önszerveződés és minden. Még Prigozhint is láttam - a Moszkvai Állami Egyetemen tartott jelentést. Igaz, Prigozhin úgy döntött, hogy jól beszél oroszul, és oroszul kezdett jelentést adni. Ugyanakkor senki sem mert oroszról oroszra fordítani.

A könyv sok témát érint. Nagy figyelmet fordítanak a disszipatív rendszerekre, fluktuációkra, attraktorokra és bifurkációkra. Csak egy témára fogok összpontosítani: a mechanika és a termodinamika kontrasztjára. Ez a téma jelenleg valahogy elkerüli a figyelmet. Manapság gyakran lehet hallani, hogy a kvantummechanika és az általános relativitáselmélet összeegyeztethetetlen egymással, de gyakorlatilag semmit sem hallani a mechanika és a termodinamika ellentmondásáról.

Az ellentmondás a következő. A makrorendszer olyan atomokból áll, amelyek engedelmeskednek a mechanika egyenleteinek, és a mechanika egyenletei időben megfordíthatók. A makrorendszer szintjén van entrópia, amely meghatározza az idő nyilát, vagyis a termodinamika második főtétele tiltja az idő megfordítását a makrorendszer szintjén. Felmerül a kérdés, hogy az idő-reverzibilis mechanikai egyenletek alapján hogyan magyarázható az idő nyilát meghatározó entrópia megjelenése. Három lehetséges megoldás létezik:

A mechanika egyenletei teljesen helytállóak, az idő és entrópia nyílának megjelenése az emberi természetfelfogás sajátosságaihoz kapcsolódik. Az energia objektív, az entrópia pedig szubjektív.
Az entrópia objektív, ezért a termodinamika a mechanika egyenletek korrekciójának szükségességéhez vezet.
Győződjön meg arról, hogy bár a mikrovilág szintjén időben minden visszafordítható, a szabadságfokok növekedése szükségszerűen egy alapvető új tulajdonság - az entrópia - és ennek megfelelően az idő nyila megjelenéséhez vezet.

Prigogine és Stengers könyve a mechanika és a termodinamika kapcsolatát vizsgálja a két tudományág történetén keresztül. Tetszett ez a megközelítés, jól mutatja, hogyan változott az emberek véleménye az idő múlásával.

A Newton-törvények megjelenésének történetéből a következő epizód tetszett:

„Needham arról az iróniáról beszél, amellyel a 18. századi felvilágosult kínaiak. találkozott jezsuita tudósításokkal az akkori európai tudomány diadalairól. Kínában az antropocentrikus butaság páratlan példájaként üdvözölték azt az elképzelést, hogy a természet engedelmeskedik az egyszerű, megismerhető törvényeknek.

A kínaiak ezért hiányolták a tudományos és technológiai forradalmat. Voltaire idézete tökéletesen kifejezi az igazi newtoni gondolatot:

'...mindent megmásíthatatlan törvények szabályoznak...minden előre meg van határozva...minden szükségszerűen feltételekhez kötött...Vannak emberek, akik ettől az igazságtól megijedve csak a felét ismerik be, mint az adósok, akik átadják a tartozásuk felét hitelezőknek azzal a kéréssel, hogy halasszák el a fennmaradó rész kifizetését. Az ilyen emberek szerint egyes események szükségesek, mások nem. Furcsa lenne, ha annak, ami történik, egy része megtörténne, egy másik része pedig nem... Bizonyára ellenállhatatlan igényt kell éreznem arra, hogy megírjam ezeket a sorokat, te - ugyanolyan ellenállhatatlan igényt, hogy elítélj miattuk. Mindketten egyformán hülyék vagyunk, mindkettő nem más, mint játék az eleve elrendelés kezében. A te természeted az, hogy gonoszt teszel, az enyém az, hogy szeresd az igazságot, és te magad ellenére is közzéteszed.

Prigogine és Stengers nem szereti ezt az álláspontot - ragaszkodnak a második megoldáshoz, miszerint a termodinamika szükségszerűen azt mondja, hogy a mechanika törvényeit módosítani kell. A könyv örömmel írja le a hőátadás Fourier-törvényének felfedezését. Ez volt az első erős csapás a newtoniak számára, mivel a Fourier-egyenlet – a mechanika egyenleteivel ellentétben – időben visszafordíthatatlan. A mechanika hívei megpróbálták megváltoztatni a Fourier-törvényt, de semmi sem működött, a hő maradt, hogy saját törvényei szerint éljen. Ezt követte a termodinamika második főtételének felfedezése, és elkezdődött a vita a felmerült ellentmondás feloldásáról.

A könyv részletesen megvizsgálja Ludwig Bohlmann munkásságát, aki azt kívánta megmutatni, hogy a mikrovilág szintű mechanika törvényei kompatibilisek az entrópia makrorendszer szintű megjelenésével (harmadik megoldás). Poincare, Zermelo és Loschmidt kritikája azonban azt mutatta, hogy Boltzmann konstrukciói következetlenek. Boltzmann tudomásul vette a kritikát, és álláspontját megváltoztatta - az első megoldás híve lett, amikor az idő és az entrópia nyila az emberi világfelfogás sajátosságaihoz kapcsolódik.

Azt kell mondanunk, hogy a könyv megjelenése óta alig változott. Jelenleg mindhárom pozíció megtalálható. Az entrópia szubjektivitására vonatkozó első álláspont különösen gyakori a fizikusok körében, akik a Boltzmann-egyenlet entrópiáját a Shannon-egyenlet információival azonosítják.

Carlo Rovelli a könyvben Időrend Boltzmann útját választotta. Az idő nem az alapvető valósághoz és az univerzumhoz tartozik, hanem az észlelés sajátosságaihoz kapcsolódik. Sean Carroll a könyvben A nagy kép: Az élet eredete, az értelem és maga a kozmosz felé a harmadik megoldást fogalmazza meg. Eleinte alacsony entrópiás állapot volt, majd az entrópia növekedésének megfelelő valószínűbb állapotokat kapunk. Lee Smolin a könyvben Az idő visszatérése lényegében közel áll a második megoldáshoz.

Azt mondanám, hogy a könyv túl nagy hangsúlyt fektet a klasszikus statisztikai mechanikára és túl keveset a kvantummechanikára. A statisztikus mechanikában a klasszikus mechanika alapján már a kezdetektől számos paradoxon és ellentmondás merült fel a kísérleti eredményekkel. Elmondhatjuk, hogy ez implicit módon azt jelezte, hogy a klasszikus mechanika nem alkalmazható a mikrovilág leírására. Másrészt, amikor a kvantummechanikára térünk át, felvetődik az az általános kérdés, hogy miként kapunk klasszikus makrorendszert egy mikrovilág szintű hullámfüggvényből. Talán a kvantummechanika értelmezésének problémája és a termodinamika és a mechanika közötti ellentmondás valamilyen módon összefügg.

Megjegyzem, sok érdekes idézet van a könyvben. Az alábbiakban felsorolunk néhány idézetet, amelyek különösen tetszettek.

Albert Einstein tudós leírása Max Planck 60. születésnapja alkalmából elmondott gratulációjában ( A tudományos kutatás indítékai):

„Többségük furcsa, visszahúzódó, magányos ember; E hasonlóságok ellenére valójában jobban különböznek egymástól, mint a száműzöttek. Mi vitte őket a templomba?... a művészethez és a tudományhoz vezető egyik legerősebb impulzus az a vágy, hogy kiszabaduljon a fájdalmas merevségből és vigasztalhatatlan ürességből fakadó hétköznapok elől, hogy kiszabaduljon a saját állandóan változó szeszélyeiből. Ez az ok a személyes tapasztalatokból származó finom spirituális szálakkal rendelkező embereket az objektív látás és megértés világába taszítja. Ez az ok ahhoz a sóvárgáshoz hasonlítható, amely a városlakót a zajos és zavaros környezetből ellenállhatatlanul a csendes magashegyi tájakra vonzza, ahol a tekintet messzire behatol a mozdulatlan, tiszta levegőn, és az örökkévalóságra szánt nyugodt körvonalakat élvezi.

De ennek a negatív oknak van egy pozitív oka is. Az ember valamilyen adekvát módon arra törekszik, hogy egyszerű és tiszta képet alkosson önmagában a világról, hogy elszakadjon az érzések világától, hogy bizonyos mértékig megpróbálja helyettesíteni ezt a világot egy ebben létrehozott képpel. út.'

John Doney (1572-1631) versei, amelyekben a kopernikuszi forradalom által elpusztított arisztotelészi világot siratja:

"Az új filozófusok mindent megkérdőjeleznek,
A félelmetes elemet - a tüzet - kivonták a forgalomból.
Az embernek elment az esze - mi nem volt, mi volt,
Nem a Nap kering a Föld körül, hanem a Föld kering a világítótest körül.
Minden ember őszintén beismeri: az egész világunk porba ment,
Amikor a bölcsek egy csapásra eltörték.
Mindenhol valami újat keresni (kétség a fény az ablakban),
Elpusztították az egész világot, a kavicsig, a morzsáig.

Befejezésül egy idézet Charles Peirce-től az univerzum hőhalálával kapcsolatban:

– Mindannyian hallottatok már az energiaeloszlásról. Felfedezték, hogy az energia bármely átalakulása során egy része hővé alakul, és a hő mindig kiegyenlíti a hőmérsékletet. Saját szükséges törvényei hatására a világ energiája fogy, a világ a halála felé halad, amikor az erők mindenütt megszűnnek működni, a hő és a hőmérséklet egyenletesen oszlik el...

De míg ennek a tendenciának egyetlen erő sem tud ellenállni, a véletlen akadályozhatja és meg is fogja akadályozni. Az erő végső soron disszipatív, a véletlenszerűség végső soron koncentrálódik. A természet megváltoztathatatlan törvényei szerinti, ugyanazon törvények alapján történő energiaeloszlás olyan körülményekkel jár, amelyek egyre kedvezőbbek az energia véletlenszerű koncentrálódásának. Elkerülhetetlenül eljön az a pillanat, amikor a két irányzat egyensúlyba hozza egymást. Ez az az állapot, amelyben ma kétségtelenül az egész világ találja magát.

Információ

Ilya Prigogine, Isabella Stengers, Rend a káoszból. Új párbeszéd ember és természet között, Moszkva, Haladás, 1986.

„A mi korunkban a fizika és a metafizika valójában közösen jut el a világ fogalmához (hogyan! kiderül, hogy a metafizika uralkodik... a te Feuerbachjaid és Marxaid bolondok voltak! Nem hiába szűri I.P. olyan szorgalmasan a 19. század egész második felét – van egy folytonos átmérő, és Mit hogy a szörnyű dialektikus materializmus szülte?! -JC)
...
A klasszikus tudomány egy olyan kultúrából született, amelyet áthatott az egyesülés gondolata személy félúton az isteni rend és a természetes rend között, és Isten által racionális és érthető jogalkotó, szuverén építész, akit a saját képünkön fogunk fel (ez az, ami a klasszikus tudomány! Isten nélkül nincs rá mód - JC). Megélte a kulturális összhang pillanatát, amely lehetővé tette a filozófusok és teológusok számára, hogy a természettudomány problémáival foglalkozzanak, a tudósok pedig megfejtsék az alkotó szándékait, és véleményt nyilvánítsanak a világ teremtésében megnyilvánuló isteni bölcsességről és erőről. (kiderül, hogy a tudósok megfejtik terveket Teremtő! -JC). A vallás és a filozófia támogatásával a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy tevékenységük önellátó. (igen, főleg a vallás támogatásával! - JC), hogy a természeti jelenségek racionális megközelítésének minden lehetőségét kimeríti...
A modern tudomány dualista vonatkozásai... a leírás annyiban objektív, hogy a megfigyelőt kizárják belőle, és maga a leírás egy de jure a világon kívüli, vagyis az isteni szempontból hozzáférhető pontról származik kezdettől fogva az Isten képmására teremtett emberi lélekig... (a zárt rendszerek klinikailag őrültebb leírása - ezt még keresnünk kell! - JC)
Az Úristen, ha akarja, kiszámíthat pályákat egy instabil dinamikus világban. Ugyanakkor ugyanazt az eredményt kapná, amelyet a valószínűségszámítás lehetővé tesz számunkra (és a valószínűségelméletet isteni szempontból tekintjük! - Elfelejtettem, amit fentebb írtam? - JC). Persze egy mindentudó istennek abszolút tudásával nem lenne nehéz megszabadulni minden véletlentől. Tehát kijelenthetjük, hogy az instabilitás és a valószínűség között kétségtelenül szoros kapcsolat áll fenn." (zseniális érv! - JC)
...
Veszélyes és bizonytalan világban élünk, amely nem a vak önbizalom érzését ébreszti, hanem csak a mérsékelt remény érzését, amelyet egyes talmudi (sic! - JC) szövegek a Genezis könyvének istenének tulajdonítanak."
- „Rend a káoszból” – Ilya Prigogine, Isabella Stengers – a remekmű a „Genesis könyvéből” (miért nem a Mahábháratából?!) vett idézettel zárul.

Elnézést az emlékeztetésért, de ezeknek a részek írója olyan, mint egy tudós, sőt Nobel-díjas is, és nem valami pop vagy újságíró valami utro.ru „tudományról” rovatából... A levél alapján, amellyel „be van írva a szövegben” Isten” - kitalálhatja a fordítás dátumát - 1986. (de mi már alatta laktunk pluralizmus- és nem telt el pár év a remekmű londoni kiadása óta!)

Más is kételkedik ebben Mit adott Nobel-díjat ennek a tudományos ásónak, a Nagy Tudósnak? És milyen csodálatos és érthető nyelven van megírva ez a haladó (igen!) alkotás! Mindenhez értesz kulturális összhangÉs dualista vonatkozásai?
Egyébként a pontos kérés szerint" kulturális összhang" - egyetlen találat sem található a Google-on. Ha pedig meg szeretné találni az idézet forrását, csak be kell írnia, hogy "a kulturális összhang pillanata".
Nos, Prigogine közvetve bevallja önéletrajzában, hogy ő kapott díjat más tudósok helyett, akik valóban elképesztő felfedezéseket tettek azon a területen, amelyet eltérített – ó, nem lehet elismerni a Belousov-Zhabotinsky reakciót, és annak is értelmezés... de a Nobel-díj azért nem egyensúlyi termodinamika Prigozhinnak ítélték oda, nem pedig valami tetves szovjet tudósnak (Belousov is vörösdandárparancsnok volt!)
Tudományos a kapitalizmuspárti közvélemény persze megdöbbent, amikor a BZ 1968-as reakciója a világ előtt ismertté vált - hogy van az, hogy a szovjet kínzólaboratóriumok sötét pincéiben megkérdőjelezték Isten gondviselését - öningásokat fedeztek fel - önszerveződés jelei - kémiai rendszerekben! Hasonlóképpen, hogy az élet istentelen eredetét a maga reakciódiamatával igazolja csalni fognak! Itt jól jött biztató módszerész, örökletes vegyész, jó családból származó fiú, monográfiák összeállítója a nem egyensúlyi statisztikai mechanikáról és ravasz üzletember-tolmács részmunkaidős - I. Prigozhin ideális profillal - a menekültek fia (nehéz viszony az új rendszerrel) a vérbeli bolsevikoktól! És a honoráriumát maradéktalanul meg is kereste.

A természetről alkotott elképzelésünk radikális változáson megy keresztül a sokféleség, az időbeliség és a komplexitás irányába. A nyugati tudományt sokáig a világegyetem mechanikus képe uralta. Ma már felismerjük, hogy pluralista világban élünk. Vannak számunkra determinisztikusnak és visszafordíthatónak tűnő jelenségek. Ilyen például az inga súrlódás nélküli mozgása vagy a Föld a Nap körül. De vannak visszafordíthatatlan folyamatok is, amelyek úgy tűnik, az idő nyilát hordozzák. Például, ha két folyadékot, például alkoholt és vizet egyesít, akkor tapasztalatból ismert, hogy idővel összekeverednek. A fordított folyamat - a keverék spontán szétválása tiszta vízre és tiszta alkoholra - soha nem figyelhető meg. Ezért az alkohol és a víz összekeverése visszafordíthatatlan folyamat. Az egész kémia lényegében az ilyen visszafordíthatatlan folyamatok végtelen listája.

Nyilvánvaló, hogy a determinisztikus folyamatok mellett néhány alapvető jelenségnek, például a biológiai evolúciónak vagy az emberi kultúrák evolúciójának is tartalmaznia kell valamilyen valószínűségi elemet. Még a determinisztikus leírások helyességében mélyen meggyõzõdõ tudós is aligha merné azt állítani, hogy az õsrobbanás pillanatában, i.e. az Univerzum általunk ismert eredete, könyvünk megjelenési dátuma a természet törvényeinek tábláira volt írva. A klasszikus fizika az alapvető folyamatokat determinisztikusnak és visszafordíthatónak tekintette. A véletlenszerűséggel vagy visszafordíthatatlansággal kapcsolatos folyamatokat sajnálatos kivételnek tekintették az általános szabály alól. Most látjuk, milyen fontos szerepet játszanak mindenhol a visszafordíthatatlan folyamatok és ingadozások.

Bár a nyugati tudomány szokatlanul gyümölcsöző párbeszédet ösztönzött az ember és a természet között, a természettudomány emberi kultúrára gyakorolt hatásának egyes következményei nem mindig voltak pozitívak. A „két kultúra” szembenállása például nagyrészt a klasszikus tudomány időtlen szemlélete és a társadalom- és bölcsészettudományok túlnyomó többségét uraló időorientált szemlélet konfliktusából adódik. Ám az elmúlt évtizedekben drámai változások mentek végbe a természettudományban, olyan váratlanok, mint a geometria megszületése vagy az univerzum grandiózus képe, amelyet Newton „Matematical Principles of Natural Philosophy” című könyvében rajzol meg. Egyre jobban tudatában vagyunk annak, hogy minden szinten - az elemi részecskéktől a kozmológiáig - fontos szerepet játszik a véletlenszerűség és az irreverzibilitás, melynek jelentősége tudásunk bővülésével nő. A tudomány újra felfedezi az időt. Könyvünk ennek a fogalmi forradalomnak a leírására szolgál.

A szóban forgó forradalom minden szinten megtörténik: az elemi részecskék szintjén, a kozmológiában, az úgynevezett makroszkopikus fizika szintjén, amely magában foglalja az atomok vagy molekulák fizikáját és kémiáját, akár egyénileg, akár globálisan, ahogyan ez történik, például folyadékok vagy gázok. Lehetséges, hogy a természettudomány fogalmi forradalma makroszkópikus szinten látszik a legtisztábban. A klasszikus dinamika és a modern kémia jelenleg a gyökeres változás időszakát éli. Ha néhány évvel ezelőtt megkérdeztünk volna egy fizikust, hogy tudománya milyen jelenségekre tud magyarázatot adni, és milyen problémák maradtak nyitva, valószínűleg azt válaszolta volna, hogy még nem értük el megfelelően az elemi részecskéket vagy a kozmológiai evolúciót, de elég kielégítő ismeretekkel rendelkezünk a szubmikroszkópos és a kozmológiai szint közötti skálákon zajló folyamatok. Ma a kutatók kisebbsége, amelyhez e könyv szerzői is tartoznak, és amely napról napra növekszik, nem osztozik ilyen optimizmussal: még csak most kezdjük megérteni a természet azon szintjét, amelyen élünk, és ez a szint könyv középpontjában.

A fizika jelenlegi fogalmi újjáépítésének helyes értékeléséhez ezt a folyamatot a megfelelő történelmi perspektívában kell szemlélnünk. A tudománytörténet semmi esetre sem lineáris fejlődése valamely mély igazsághoz való egymás utáni közelítések sorozatának. A tudomány története tele van ellentmondásokkal és váratlan fordulatokkal. Könyvünk jelentős részét Newtontól kezdve a nyugati tudomány történeti fejlődésének sémájának szenteltük, i.e. a háromszáz évvel ezelőtti eseményekből. Arra törekedtünk, hogy a tudománytörténetet a gondolattörténeten belül helyezzük el, hogy integráljuk azt a nyugati kultúra elmúlt három évszázados fejlődésével. Csak így tudjuk igazán értékelni annak a pillanatnak az egyediségét, amelyben történetesen élünk.

Az általunk örökölt tudományos örökségben két olyan alapvető kérdés van, amelyekre elődeink nem tudtak választ találni. Az egyik a káosz és a rend kapcsolatának kérdése. A növekvő entrópia híres törvénye úgy írja le a világot, mint amely folyamatosan fejlődik a rendből a káoszba. Ugyanakkor, ahogy a biológiai vagy társadalmi evolúció mutatja, a komplexus az egyszerűből fakad. Hogy lehet ez? Hogyan alakulhat ki a struktúra a káoszból? Mára elég messzire jutottunk a kérdés megválaszolásával. Ma már tudjuk, hogy az egyensúlyhiány – az anyag- vagy energiaáramlás – rend forrása lehet.

De van egy másik, még alapvetőbb kérdés is. A klasszikus vagy kvantumfizika a világot reverzibilisnek, statikusnak írja le. Leírásukban nincs helye az evolúciónak sem a rendnek, sem a káosznak. A dinamikából kinyert információ idővel állandó marad. Egyértelmű ellentmondás van a dinamika statikus képe és a termodinamika evolúciós paradigmája között. Mi az a visszafordíthatatlanság? Mi az entrópia? Aligha van más kérdés, amely a tudomány fejlődésében ilyen gyakran megvitatásra kerülne. Csak most kezdjük elérni a megértésnek és a tudásnak azt a szintjét, amely lehetővé teszi számunkra, hogy ilyen vagy olyan mértékben válaszoljunk ezekre a kérdésekre. A rend és a káosz összetett fogalmak. A dinamika által adott statikus leírásban használt mértékegységek eltérnek az entrópia növekedése által kifejezett evolúciós paradigma létrehozásához szükséges mértékegységektől. Az egyik egységről a másikra való átmenet egy új anyagfogalomhoz vezet. Az anyag „aktívvá” válik: visszafordíthatatlan folyamatokat indít el, és az irreverzibilis folyamatok szervezik az anyagot.<...>

A klasszikus tudomány mely előfeltételeitől sikerült megszabadulnia a modern tudománynak? Jellemzően azokból, amelyek valamilyen szinten a mögöttes tézis köré összpontosultak egyszerű a világés engedelmeskedik az időben visszafordítható alaptörvényeknek. Egy ilyen nézőpont ma túlzott leegyszerűsítésnek tűnik. Megosztani azt jelenti, hogy olyanná válunk, mint azok, akik az épületeket nem másnak tekintik, mint téglakupacokat. De ugyanabból a téglából építhet gyárépületet, palotát és templomot. Csak az épület egészének szemlélésével nyerjük el azt a képességet, hogy egy korszak, kultúra, társadalom, stílus termékeként fogjuk fel. Van még egy egészen nyilvánvaló probléma: mivel a körülöttünk lévő világot senki sem építette fel, azzal kell szembesülnünk, hogy annak legkisebb „tégláit” (vagyis a világ mikroszkopikus szerkezetét) le kell írni, amely megmagyarázná a folyamatot. az önszerelésről.

A klasszikus tudomány által vállalt igazságkeresés önmagában is kiváló példája lehet annak a kettősségnek, amely a nyugat-európai gondolkodás történetében jól látható. Hagyományosan csak az eszmék változatlan világát vették figyelembe, Platón kifejezésével élve, „amelyet megvilágított az érthető Napja”. Ugyanebben az értelemben szokás volt a tudományos racionalitást csak örök és változatlan törvényekben látni. Ám az átmenetit és a mulandót illúziónak tekintették. Manapság az ilyen nézeteket tévesnek tekintik. Felfedeztük, hogy a természetben a legtöbb önszerveződési folyamat mögött nem az illuzórikus, hanem a nagyon is valós visszafordíthatatlanság játszik jelentős szerepet. A körülöttünk lévő világ visszafordíthatósága és kemény determinizmusa csak egyszerű korlátozó esetekben alkalmazható. A visszafordíthatatlanságot és a véletlenszerűséget ma már nem kivételnek, hanem általános szabálynak tekintik.<...>

Napjainkban a tudományos kutatások fő súlypontja az anyagról a kapcsolatra, kapcsolatra, időre helyeződött át.

Ez a drámai szemléletváltás nem önkényes döntés eredménye. A fizikában új, előre nem látott felfedezések kényszerítenek ránk. Ki gondolta volna, hogy sok (ha nem az összes) elemi részecske instabil lesz? Ki várta volna, hogy a táguló univerzum hipotézisének kísérleti megerősítésével lehetőségünk nyílik a minket körülvevő világ történetének egységes egészként való nyomon követésére?

A 20. század végére. megtanultuk jobban megérteni két nagy természettudományi forradalom értelmét, amelyek döntő hatással voltak a modern fizika kialakulására: a kvantummechanika és a relativitáselmélet megalkotására. Mindkét forradalom a klasszikus mechanika korrekciójára tett kísérletekkel kezdődött, újonnan felfedezett univerzális állandók bevezetésével. Most a helyzet megváltozott. A kvantummechanika elméleti alapot adott számunkra, hogy leírjuk az egyik részecske végtelen átalakulását a másikba. Hasonlóképpen, az általános relativitáselmélet lett az az alap, amelyből nyomon követhetjük az Univerzum hőtörténetét annak korai szakaszában.

Hogyan lehet leküzdeni a determinisztikus és a véletlen közötti látszólagos ellentmondást? Hiszen egy világban élünk. Ahogy a későbbiekben látni fogjuk, csak most kezdjük felfogni a szükségszerűséggel és a véletlennel kapcsolatos problémák teljes körének jelentőségét. Ráadásul a klasszikus fizikától teljesen eltérő, sőt olykor ellentétes jelentést tulajdonítunk az általunk megfigyelt és leírt különféle jelenségeknek. Említettük már, hogy a korábban létező hagyomány szerint az alapvető folyamatokat determinisztikusnak és visszafordíthatónak tekintették, és az általános szabály alóli kivételként értelmezték azokat a folyamatokat, amelyek így vagy úgy véletlenszerűséggel vagy irreverzibilitással jártak. Napjainkban mindenhol látjuk, hogy milyen fontos szerepet játszanak a visszafordíthatatlan folyamatok, ingadozások. A klasszikus fizika által vizsgált modellek, amint azt ma értjük, csak korlátozó helyzeteknek felelnek meg. Mesterségesen létrehozhatók, ha a rendszert egy dobozba helyezzük, és megvárjuk, amíg eléri az egyensúlyi állapotot.

A mesterséges lehet determinisztikus és visszafordítható. A természetes minden bizonnyal a véletlen és a visszafordíthatatlanság elemeit tartalmazza. Ez a megjegyzés új perspektívába vezet bennünket az anyagnak az Univerzumban betöltött szerepéről. Az anyag már nem egy mechanisztikus világkép keretei között leírt passzív szubsztancia, hanem spontán tevékenység is jellemzi. Az új világszemlélet és a hagyományos között olyan mély a különbség, hogy az előszóban már említettük, joggal beszélhetünk új párbeszédről ember és természet között.<...>

A hőelmélet két egyenes vonalú leszármazottja - az energia egyik formából a másikba való átalakításának tudománya és a hőgépek elmélete - közösen vezettek az első "nem klasszikus" tudomány, a termodinamika megalkotásához. A termodinamika által a tudomány kincstárához nyújtott hozzájárulások egyike sem hasonlítható össze újdonságban a termodinamika híres második főtételével, amelynek megjelenésével az „idő nyila” először lépett be a fizikába. Az egyirányú idő bevezetése a nyugat-európai gondolkodás tágabb mozgalmának része volt. A 19. század méltán nevezhető az evolúció évszázadának: a biológiára, a geológiára és a szociológiára a XIX. egyre nagyobb figyelem az új szerkezeti elemek megjelenési folyamatainak és a növekvő komplexitásnak a vizsgálatára. Ami a termodinamikát illeti, kétféle folyamat különbségén alapul: az idő irányától nem függő reverzibilis folyamatok és az idő irányától függő irreverzibilis folyamatok. A reverzibilis és irreverzibilis folyamatokra a későbbiekben példákkal ismerkedünk meg. Az entrópia fogalmát a reverzibilis folyamatok és az irreverzibilis folyamatok megkülönböztetésére vezették be: az entrópia csak az irreverzibilis folyamatok eredményeként nő.

Az egész 19. században. a középpontban a termodinamikai evolúció végső állapotának vizsgálata állt. század termodinamikája. egyensúlyi termodinamika volt. A nem egyensúlyi folyamatokat apró részleteknek, zavaroknak, apró jelentéktelen részleteknek tekintették, amelyek nem érdemelnek különösebb vizsgálatot. Jelenleg a helyzet teljesen megváltozott. Ma már tudjuk, hogy az egyensúlytól távol, spontán módon új típusú struktúrák keletkezhetnek. Erősen kiegyensúlyozatlan körülmények között előfordulhat átmenet a rendezetlenségből, a hőkáoszból a rendbe. Új dinamikus halmazállapotok alakulhatnak ki, amelyek egy adott rendszer és a környezet kölcsönhatását tükrözik. Ezeket az új struktúrákat neveztük el disszipatív struktúrák, igyekszik hangsúlyozni a disszipatív folyamatok konstruktív szerepét kialakulásában.

Könyvünk felvázol néhány módszert, amelyeket az elmúlt években fejlesztettek ki a disszipatív struktúrák keletkezésének és fejlődésének leírására. Bemutatásuk során először találkozunk olyan kulcsszavakkal, mint a „nemlinearitás”, az „instabilitás” és a „fluktuáció”, amelyek vezérmotívumként végigvonulnak az egész könyvön. Ez a triász elkezdett áthatja világnézeteinket a fizikán és a kémián túl.

A tudományok és a bölcsészettudományok közötti ellentét tárgyalása során Isaiah Berlin szavait idéztük. Berlin szembeállította a konkrétat és az egyedit az ismétlődővel és az általánossal. Az általunk vizsgált folyamatok figyelemre méltó jellemzője, hogy az egyensúlyi feltételekről a nagyon nem egyensúlyi állapotokra való átmenet során az ismétlődő és általánostól az egyedi és specifikus felé haladunk. Valójában az egyensúlyi törvények nagyon általánosak: egyetemesek. Ami az anyag egyensúlyi állapothoz közeli viselkedését illeti, azt az „ismétlődés” jellemzi. Ugyanakkor, távol az egyensúlytól, különféle mechanizmusok kezdenek működni, amelyek megfelelnek a különféle típusú disszipatív struktúrák kialakulásának lehetőségének. Például, távol az egyensúlytól, megfigyelhetjük egy kémiai óra megjelenését - kémiai reakciókat a reagensek koncentrációjának jellegzetes koherens (konzisztens) periodikus változásával. Az egyensúlytól távol, önszerveződési folyamatok is megfigyelhetők, amelyek inhomogén struktúrák - nem egyensúlyi kristályok - kialakulásához vezetnek.

Külön hangsúlyozni kell, hogy az erősen nem egyensúlyi rendszereknek ez a viselkedése meglehetősen váratlan. Valójában mindegyikünk intuitív módon azt képzeli, hogy egy kémiai reakció körülbelül a következőképpen megy végbe: a molekulák „lebegnek” a térben, ütköznek, és az ütközés következtében átrendeződnek, új molekulákká alakulnak. A molekulák kaotikus viselkedése ahhoz a képhez hasonlítható, amelyet az atomisták festenek, amikor leírják a levegőben táncoló porszemcsék mozgását. De egy kémiai óra esetében olyan kémiai reakcióval kell szembenéznünk, amely egyáltalán nem úgy megy végbe, ahogy az intuíciónk mondja. Némileg leegyszerűsítve a helyzetet, azt mondhatjuk, hogy egy kémiai óra esetén minden molekula megváltoztatja kémiai azonosságát egyidejűleg, megfelelő időközönként. Ha elképzeljük, hogy a kiindulási anyag és a reakciótermék molekuláit kékre, illetve pirosra színezzük, akkor azt látnánk, hogyan változik a színük a kémiai óra ritmusában.

Nyilvánvaló, hogy egy ilyen periodikus reakciót nem lehet leírni a molekulák kaotikus viselkedésére vonatkozó intuitív elképzelések alapján. Új, eddig ismeretlen típusú rendelés keletkezett. Ebben az esetben illik új koherenciáról, a molekulák közötti „kommunikáció” mechanizmusáról beszélni. De egy ilyen típusú kapcsolat csak erősen egyensúlytalan körülmények között jöhet létre. Érdekes megjegyezni, hogy egy ilyen kapcsolat széles körben elterjedt az élővilágban. Létét tekinthetjük a biológiai rendszer meghatározásának alapjául.

Hozzá kell tenni azt is, hogy a disszipatív szerkezet típusa nagyban függ a kialakulásának körülményeitől. Az önszerveződési mechanizmus kiválasztásában jelentős szerepet játszhatnak a külső mezők, mint például a Föld gravitációs tere vagy mágneses tere.

Kezdjük megérteni, hogy a kémia alapján hogyan lehet összetett struktúrákat, összetett formákat építeni, beleértve azokat is, amelyek az élőlények előfutáraivá válhatnak. Az erősen egyensúlyhiányos jelenségeknél az anyag egy nagyon fontos és váratlan tulajdonságát megbízhatóan megállapították: ezentúl a fizika joggal írhatja le a struktúrákat a rendszer külső feltételekhez való alkalmazkodásának formáiként. A legegyszerűbb kémiai rendszerekben a prebiológiai alkalmazkodás egyfajta mechanizmusával találkozunk. Némileg antropomorf nyelven azt mondhatjuk, hogy egyensúlyi állapotban az anyag „vak”, míg erősen egyensúlyhiányos körülmények között képessé válik arra, hogy érzékelje a külső világban tapasztalható különbségeket (például gyenge gravitációs és elektromos mezőket) és „vegye”. figyelembe veszi őket” működése során.

Természetesen az élet keletkezésének problémája továbbra is nagyon nehéz, és a közeljövőben nem számítunk egyszerű megoldásra. Ennek ellenére a mi megközelítésünkkel az élet megszűnik ellenállni a „hétköznapi” fizika törvényeinek, harcolni ellenük, hogy elkerülje a számára előkészített sorsot - a halált. Éppen ellenkezőleg, az élet éppen azon feltételek egyedi megnyilvánulásaként jelenik meg előttünk, amelyek között bioszféránk található, beleértve a kémiai reakciók nemlinearitását és a napsugárzás által a bioszférára támasztott erősen kiegyensúlyozatlan feltételeket.

Részletesen tárgyaljuk azokat a fogalmakat, amelyek lehetővé teszik a disszipatív struktúrák kialakulásának leírását, például a bifurkációelmélet fogalmait. Hangsúlyozni kell, hogy a bifurkációs pontok közelében lévő rendszerekben jelentős ingadozások figyelhetők meg. Úgy tűnik, az ilyen rendszerek „haboznak”, mielőtt a számos evolúciós út valamelyikét választanák, és a nagy számok híres törvénye, ha a szokásos módon értelmezzük, már nem érvényesül. Egy kis ingadozás teljesen új irányba indíthatja el az evolúciót, ami drámaian megváltoztatja a makroszkopikus rendszer egész viselkedését. A társadalmi jelenségekkel, sőt a történelemmel való analógia elkerülhetetlenül felmerül. Távol áll a véletlenszerűség és a szükségszerűség szembeállításának gondolatától, hanem úgy gondoljuk, hogy mindkét szempont jelentős szerepet játszik a nemlineáris, erősen nem egyensúlyi rendszerek leírásában.

Összefoglalva azt mondhatjuk, hogy könyvünk első két részében a fizikai világ két ellentétes nézetét vizsgáljuk: a klasszikus dinamika statikus megközelítését és az entrópia fogalmán alapuló evolúciós szemléletet. Az ilyen ellentétes megközelítések konfrontációja elkerülhetetlen. Sokáig visszatartotta az irreverzibilitás hagyományos felfogása, mint illúzió, közelítés. Az ember bevezette az időt az időtlen Univerzumba. Számunkra elfogadhatatlan az irreverzibilitás problémájának olyan megoldása, amelyben az irreverzibilitás illúzióvá redukálódik, vagy bizonyos közelítések következménye, hiszen, mint ma már tudjuk, az irreverzibilitás a rend, a koherencia, a szervezettség forrása lehet.

A klasszikus mechanika időtlen megközelítése és az evolúciós megközelítés szembeállítása elkerülhetetlenné vált. Könyvünk harmadik részét a világleírás e két ellentétes megközelítésének akut ütközésének szenteljük. Ebben részletesen megvizsgáljuk az irreverzibilitás problémáinak hagyományos megoldási kísérleteit, amelyekre először a klasszikus, majd a kvantummechanika irányul. Ebben különös szerepet játszott Boltzmann és Gibbs úttörő munkája. Mindazonáltal joggal állíthatjuk, hogy a visszafordíthatatlanság problémája nagyrészt megoldatlan maradt.<...>

Most már nagyobb pontossággal ítélhetjük meg az idő fogalmának eredetét a természetben, és ez a körülmény messzemenő következményekhez vezet. A visszafordíthatatlanságot a termodinamika második főtétele – a nem csökkenő entrópia törvénye – vezeti be a makroszkopikus világba. A termodinamika második főtételét most mikroszkópikus szinten értjük. Amint a későbbiekben bemutatjuk, a termodinamika második főtétele szelekciós szabályként működik - a kezdeti feltételek korlátozásai, amelyek a későbbi időpontokban a dinamika törvényei szerint terjednek. Így a második elv egy új, redukálhatatlan elemet vezet be a természet leírásába. A termodinamika második főtétele nem mond ellent a dinamikának, de nem is származtatható belőle.

Boltzmann már megértette, hogy szoros kapcsolatnak kell lennie a valószínűség és a visszafordíthatatlanság között. A múlt és a jövő megkülönböztetése, tehát a visszafordíthatatlanság csak akkor kerülhet bele egy rendszer leírásába, ha a rendszer kellően véletlenszerűen viselkedik. Elemzésünk megerősíti ezt az álláspontot. Valóban, mi az idő nyila a természet determinisztikus leírásában? mi a jelentése? Ha a jövő valamilyen módon benne van a jelenben, amely a múltat is tartalmazza, akkor mit jelent pontosan az idő nyila? Az idő nyila annak a megnyilvánulása, hogy a jövő nem adott, i.e. hogy Paul Valéry francia költő szavaival élve „az idő konstrukció”.

Napi életünk tapasztalatai azt mutatják, hogy alapvető különbség van idő és tér között. Mozoghatunk a tér egyik pontjáról a másikba, de nem forgathatjuk vissza az időt. Nem rendezhetjük át a múltat és a jövőt. Mint később látni fogjuk, az idő visszafordításának lehetetlenségének ez az érzése mára pontos tudományos értelmet nyer. A megengedett („megengedett”) állapotokat elválasztják azoktól az állapotoktól, amelyeket a termodinamika második főtétele, egy végtelenül magas entrópiagát tilt. Sok más akadály is van a fizikában. Ezek egyike a fénysebesség. A modern fogalmak szerint a jelek nem haladhatnak gyorsabban a fénysebességnél. Ennek a gátnak a megléte nagyon fontos: enélkül az okság porrá omlana. Hasonlóképpen, az entrópiagát előfeltétele annak, hogy a kapcsolatnak pontos fizikai jelentést adjunk. Képzeld el, mi történne, ha a jövőnk más emberek múltja lenne!<...>

De a legfontosabb előrelépés talán az, hogy a struktúra, a rend problémája most más perspektívában jelenik meg előttünk. Ahogy az a fejezetben látható lesz. 8, a mechanika, akár a klasszikus, akár a kvantum szempontjából, nem létezhet evolúció egyirányú idővel. Az „információ” abban a formában, ahogyan dinamikailag meghatározható, idővel állandó marad. Ez paradoxon hangzik. Ha két folyadékot összekeverünk, akkor semmiféle „evolúció” nem következik be, pedig nem lehet szétválasztani őket valamilyen külső eszköz segítsége nélkül. Ellenkezőleg, a nem csökkenő entrópia törvénye két folyadék keveredését a „káosz” vagy „rendellenesség”, a legvalószínűbb állapot felé vezető fejlődésként írja le. Most már minden megvan ahhoz, hogy bizonyítsuk a két leírás kölcsönös konzisztenciáját: amikor információról vagy sorrendről beszélünk, minden alkalommal újra kell definiálni a vizsgált mértékegységeket. A fontos új tény, hogy most már pontos szabályokat tudunk felállítani az egyik típusú egységekről a másik típusú egységekre való áttéréshez. Más szóval, sikerült megkapnunk a termodinamika második főtétele által kifejezett evolúciós paradigma mikroszkopikus megfogalmazását. Ez a következtetés fontosnak tűnik számunkra, mivel az evolúciós paradigma lefedi a kémia egészét, valamint a biológia és a társadalomtudományok jelentős részét. Nemrég feltárult előttünk az igazság. A fizikában jelenleg zajló alapfogalmak felülvizsgálatának folyamata még korántsem zárult le. Célunk egyáltalán nem a tudomány elismert eredményeinek, stabil és megbízhatóan megalapozott eredményeinek kiemelése. A tudományos tevékenység során megszületett új fogalmakra, annak kilátásaira, új problémáira szeretnénk felhívni az olvasó figyelmét. Tisztában vagyunk azzal, hogy a tudományos kutatás új szakaszának még csak a legelején járunk.<...>

Hisszük, hogy egy új szintézis, egy új természetfogalom útján járunk. Talán egyszer sikerül összeolvasztani a kísérletezést és a mennyiségi megfogalmazásokat hangsúlyozó nyugati hagyományt egy olyan tradícióval, mint a kínai, a spontán módon változó, önszerveződő világról alkotott elképzeléseivel. A bevezető elején Jacques Monod szavait idéztük az ember univerzumbeli magányáról. A következő következtetésre jut:

„Az [ember és a természet] ősi szövetsége megsemmisült. Az ember végre rádöbben magányára az Univerzum közömbös hatalmasságában, ahonnan véletlenül került ki.”

Monodnak láthatóan igaza van. Az ősi szövetség teljesen megsemmisült. De nem a múlt gyászában látjuk a célunkat, hanem abban, hogy a modern természettudományok rendkívüli sokszínűségében megpróbálunk vezérfonalat találni, amely valamilyen egységes világképhez vezet. A természettudomány történetének minden nagy korszaka a saját természetmodelljéhez vezet. A klasszikus tudomány számára egy ilyen modell egy óra volt, a 19. században - az ipari forradalom időszakában - egy gőzgép. Mi lesz számunkra szimbólum? Úgy tűnik, ideálunkat a szobrászat fejezi ki a legteljesebben – az ókori India vagy a Kolumbusz előtti kor Közép-Amerika művészetétől a modern művészetig. A szobrászat néhány legtökéletesebb példáján, például a táncoló Shiva figuráján vagy Guerrero templomainak miniatűr modelljein jól érzékelhető a megfoghatatlan átmenet keresése a nyugalomból a mozgásba, a megállt időből az áramlásba. idő. Meggyőződésünk, hogy ez a konfrontáció határozza meg korunk egyedi identitását.<...>

Az entrópiát egy dinamikus rendszerrel összekapcsolva ezzel visszatérünk Boltzmann koncepciójához: a valószínűség egyensúlyi állapotban éri el a maximumot. A termodinamikai evolúció leírására használt szerkezeti egységek egyensúlyi állapotban kaotikusan viselkednek. Ezzel szemben gyengén nem egyensúlyi körülmények között korrelációk és koherencia keletkeznek.

Itt jutunk el az egyik fő következtetésünkhöz: minden szinten, legyen az a makroszkopikus fizika szintje, a fluktuációk szintje vagy a mikroszkopikus szint, a rend forrása az egyensúlyhiány. Az egyensúlyhiány az, ami „rendet teremt a káoszból”. De ahogy már említettük, a rend (vagy rendezetlenség) fogalma összetettebb, mint gondolnánk. Csak szélsőséges esetekben, például ritka gázoknál nyer egyszerű jelentést Boltzmann úttörő munkáinak megfelelően.<...>

Mára a természet „racionalitásába” vetett bizalmunk megrendült, részben a természettudomány korunk rohamos fejlődése következtében. Amint az előszóban megjegyeztük, a természetről alkotott elképzelésünk alapvető változásokon ment keresztül. Most figyelembe vesszük a változás olyan aspektusait, mint a sokféleség, az időfüggőség és a komplexitás. A világról alkotott nézeteinkben bekövetkezett változások közül néhányat leírunk ebben a könyvben.

Általános, átfogó, az örök törvények nyelvén leírható sémákat kerestünk, de felfedeztük az időt, az eseményeket, a különféle átalakulásokon átmenő részecskéket. A szimmetria keresése közben meglepődve fedeztük fel a szimmetriatöréssel járó folyamatokat minden szinten – az elemi részecskéktől a biológiáig és az ökológiáig. Könyvünkben leírtuk a benne rejlő időszimmetriával rendelkező dinamika és a termodinamika ütközését, amelyet az idő egyirányú iránya jellemez.

Új egység bontakozik ki a szemünk előtt: a visszafordíthatatlanság a rend forrása minden szinten. A visszafordíthatatlanság az a mechanizmus, amely rendet teremt a káoszból.

Prigogine I., Stengers I. Rend a káoszból. Új párbeszéd ember és természet között. M., 1986. P. 34-37, 47-50, 53-61, 65-66, 357, 363.