Prigožinas ir Stengersas: tvarka iš chaoso. Santrauka: Knygos „Tvarka iš chaoso“ apžvalga. Naujas žmogaus ir gamtos dialogas Prigožino Stengerso įsakymas iš chaoso 1986 m

Knygos „Tvarka iš chaoso“ autoriai rodo, kad mašinų amžiuje tradicinis mokslas orientuojasi į stabilumą, tvarką, vienodumą ir pusiausvyrą. Jis daugiausia tiria uždaras sistemas ir tiesinius ryšius, kai mažas įvesties signalas sukelia mažą išėjimo atsaką. Prigogine paradigma yra ypač įdomi tuo, kad joje dėmesys sutelkiamas į realybės aspektus, kurie yra labiausiai būdingi šiuolaikinei paspartėjusių socialinių pokyčių stadijai: sutrikimas, nestabilumas, įvairovė, pusiausvyros sutrikimas, nelinijiniai santykiai, kuriuose mažas signalas įėjime gali sukelti savavališkai stiprus atsakas išėjime.

Prigogine'o darbai sudaro naują, išsamią teoriją. Labai supaprastinta šios teorijos esmė yra tokia. Kai kurios visatos dalys iš tiesų gali veikti kaip mašinos. Tai yra uždaros sistemos, tačiau geriausiu atveju jos sudaro tik nedidelę fizinės Visatos dalį. Dauguma mus dominančių sistemų yra atviros – jos keičiasi energija ar medžiaga (galima pridurti: informacija) su aplinka. Atviros sistemos neabejotinai apima biologines ir socialines sistemas, o tai reiškia, kad bet koks bandymas jas suprasti mechanistinio modelio rėmuose tikrai pasmerktas nesėkmei.

Mano nuomone, Prigožino knyga vadovams gali būti įdomi kaip dar vienas blokas formuojant sisteminį požiūrį į organizacijas (dar žr. James Gleick. Chaos. Creation of a new science).

Prigozhim I., Stengers I. Tvarka iš chaoso: naujas žmogaus ir gamtos dialogas. - M.: Pažanga, 1986. - 432 p.

Vartodami Prigožino terminologiją, galime pasakyti, kad visose sistemose yra posistemių, kurios nuolat svyruoja. Kartais pavienis svyravimas ar svyravimų derinys (dėl teigiamo grįžtamojo ryšio) gali tapti toks stiprus, kad anksčiau egzistavusi organizacija neatlaiko ir žlunga. Šiame lūžio taške (bifurkacijos taške) iš esmės neįmanoma nuspėti, kuria kryptimi vyks tolesnė raida: ar sistemos būklė taps chaotiška, ar ji pereis į naują, labiau diferencijuotą ir aukštesnį tvarkos lygmenį. .

Faktai, atrasti ir suprasti tiriant labai nepusiausvyras būsenas ir netiesinius procesus, kartu su gana sudėtingomis sistemomis, turinčiomis grįžtamąjį ryšį, paskatino sukurti visiškai naują požiūrį, leidžiantį nustatyti ryšį tarp pagrindinių mokslų ir „periferinius“ gyvybės mokslus ir, galbūt, net suprasti kai kuriuos socialinius procesus. (Aptariami faktai yra vienodai, o gal ir svarbesni socialinei, ekonominei ar politinei realybei. Tokie žodžiai kaip „revoliucija“, „ekonominė krizė“, „technologinis pokytis“ ir „paradigmos pokytis“ įgauna naujų atspalvių, kai mes pradedame galvoti apie atitinkamas sąvokas, kalbant apie svyravimus, teigiamus grįžtamuosius ryšius, išsklaidytas struktūras, bifurkacijas ir kitus Prigogine mokyklos konceptualaus žodyno elementus.)

Pabrėždami, kad negrįžtamas laikas yra ne nukrypimas, o būdingas didžiosios Visatos dalies bruožas, Prigožinas ir Stengersas griauna pačius klasikinės dinamikos pagrindus. Autoriams pasirinkimas tarp grįžtamumo ir negrįžtamumo nėra vienos iš dviejų vienodų alternatyvų pasirinkimas. Grįžtamumas (bent jau jei kalbame apie pakankamai didelius laiko tarpus) būdingas uždaroms sistemoms, negrįžtamumas būdingas likusiai Visatos daliai.

Moksliniame pavelde, kurį paveldėjome, yra du esminiai klausimai, į kuriuos mūsų pirmtakai negalėjo rasti atsakymo. Vienas iš jų – chaoso ir tvarkos santykio klausimas. Pirmasis Bannerio didėjančios entropijos dėsnis apibūdina pasaulį kaip nuolat besikeičiantį iš tvarkos į chaosą. Tuo pačiu metu, kaip rodo biologinė ar socialinė evoliucija, kompleksas kyla iš paprasto. Kaip struktūra gali atsirasti iš chaoso? Nepusiausvyra – materijos arba energijos srautas – gali būti tvarkos šaltinis. Tačiau yra kitas, dar esminis klausimas. Klasikinė arba kvantinė fizika apibūdina pasaulį kaip grįžtamąjį, statinį. Egzistuoja aiškus prieštaravimas tarp statinio dinamikos vaizdo ir evoliucinės termodinamikos paradigmos. Kas yra negrįžtamumas? Kas yra entropija?

ĮVADAS IŠŠŪKIS MOKSLUI

Kokių klasikinio mokslo prielaidų šiuolaikiniam mokslui pavyko atsikratyti? Paprastai iš tų, kurie buvo sutelkti į pagrindinę tezę, pagal kurią pasaulis tam tikru lygmeniu yra paprastas ir paklūsta pagrindiniams laike grįžtamiems dėsniams. Toks požiūris šiandien mums atrodo pernelyg supaprastintas. Kadangi mus supančio pasaulio niekas nesukūrė, susiduriame su būtinybe pateikti smulkiausių jo „plytų“ (t. y. mikroskopinės pasaulio sandaros) aprašymą, kuris paaiškintų savaiminio surinkimo procesą.

Mes išsiaiškinome, kad gamtoje ne iliuzinis, o tikras negrįžtamumas yra daugelio saviorganizacijos procesų pagrindas. Grįžtamumas ir kietas determinizmas mus supančio pasaulio atveju galioja tik paprastais ribojančiais atvejais. Negrįžtamumas ir atsitiktinumas dabar laikomi ne išimtimi, o bendra taisykle.

Pagal savo prigimtį mūsų Visata yra pliuralistinė ir sudėtinga. Struktūros gali išnykti, bet gali ir atsirasti. Kai kurie procesai, turint esamą žinių lygį, gali būti aprašyti naudojant deterministines lygtis, o kiti reikalauja tikimybinių svarstymų. Pagal anksčiau susiklosčiusią tradiciją esminiai procesai buvo laikomi deterministiniais ir grįžtamaisiais, o procesai, vienaip ar kitaip susiję su atsitiktinumu ar negrįžtamumu, buvo interpretuojami kaip bendrosios taisyklės išimtys. Šiais laikais visur matome, koks svarbus yra negrįžtamų procesų ir svyravimų vaidmuo. Klasikinės fizikos modeliai atitinka, kaip dabar suprantame, tik ribojančias situacijas. Juos galima sukurti dirbtinai, įdedant sistemą į dėžę ir laukiant, kol ji pasieks pusiausvyros būseną. Dirbtinis gali būti deterministinis ir grįžtamasis. Gamtoje tikrai yra atsitiktinumo ir negrįžtamumo elementų. Ši pastaba veda mus prie naujos materijos vaidmens Visatoje perspektyvos. Medžiaga nebėra pasyvi substancija, apibūdinama mechanistinio pasaulio paveikslo rėmuose, jai taip pat būdinga spontaniška veikla.

Nė vienas termodinamikos indėlis į mokslo lobyną negali būti lyginamas su garsiuoju antruoju termodinamikos dėsniu, kuriam atsiradus „laiko rodyklė“ pirmą kartą pateko į fiziką. Entropijos sąvoka buvo įvesta siekiant atskirti grįžtamuosius procesus nuo negrįžtamų: entropija didėja tik dėl negrįžtamų procesų. Nepaprastas mūsų nagrinėjamų procesų bruožas yra tas, kad pereinant nuo pusiausvyros sąlygų prie labai nebalansinių, nuo pasikartojančių ir bendrų pereiname prie unikalių ir specifinių.

Pirmose dviejose mūsų knygos dalyse nagrinėjame du priešingus požiūrius į fizinį pasaulį: statinį klasikinės dinamikos požiūrį ir evoliucinį požiūrį, pagrįstą entropijos sąvokos vartojimu. Konfrontacija tarp nesenstančio klasikinės mechanikos požiūrio ir evoliucinio požiūrio tapo neišvengiama. Trečioji mūsų knygos dalis skirta aštriam šių dviejų priešingų požiūrių į pasaulio apibūdinimą susidūrimui.

Ar dinaminių sistemų struktūroje yra kažkas konkretaus, leidžiančio joms „atskirti“ praeitį nuo ateities? Kokio minimalaus sudėtingumo tam reikia? Boltzmannas jau suprato, kad tarp tikimybės ir negrįžtamumo turi būti glaudus ryšys. Skirtumas tarp praeities ir ateities, taigi ir negrįžtamumas, gali įeiti į sistemos aprašymą tik tuo atveju, jei sistema elgiasi pakankamai atsitiktinai. Laiko rodyklė yra to fakto, kad ateitis nėra duota, apraiška.

Kartą praėjau pro Iljos Prigožino knygą „Užsakymas iš chaoso“. Vakar perskaičiau – tiesiog apsidžiaugiau! Iš fizikos pozicijų Prigožinas rašo apie tą pačią epigenetiką, apie tokį patį prisitaikymą kaip Waddingtonas ir Schmalhausenas! Smagu turėti tokį žmogų už nugaros :)
Žemiau yra keletas įdomių citatų (sunumeruotos pagal 1986 m. Progress leidimą):

p.194
Netiesinės termodinamikos ištakose slypi kažkas gana stebinančio – faktas, kurį iš pirmo žvilgsnio lengva supainioti su nesėkme: nepaisant visų bandymų, minimalios entropijos susidarymo teoremos apibendrinimas sistemoms, kuriose srautai nebėra tiesinės jėgų funkcijos, buvo įrodyta. neįmanomas. Toli nuo pusiausvyros, sistema vis dar gali išsivystyti į tam tikrą stacionarią būseną, tačiau ši būsena, paprastai kalbant, nebėra nulemta tinkamai parinkto potencialo (analogiškai entropijos susidarymui silpnai nepusiausvyros būsenoms). Potencialios funkcijos nebuvimas kelia klausimą: ką galima pasakyti apie būsenų, į kurias vystosi sistema, stabilumą? Iš tiesų, kol atraktoriaus būseną lemia minimalus potencialas (pavyzdžiui, entropijos gamyba), jos stabilumas yra garantuotas. Tiesa, svyravimai gali išvesti sistemas iš šio minimumo. Bet tada antrasis termodinamikos dėsnis privers sistemą grįžti į pradinį minimumą. Taigi termodinaminio potencialo buvimas daro sistemą „imuniu“ svyravimams. Turėdami potencialą, apibūdiname „stabilų pasaulį“, kuriame sistemos, vystydamosi, kartą ir visiems laikams pereina į joms nustatytą statinę būseną.

p.195
Kartais, rašė Lukrecijus, pačiais neaiškiais laikais ir netikėčiausiose vietose amžinas ir visuotinis atomų kritimas patiria nedidelį nukrypimą - „klinameną“. Atsirandantis sūkurys sukelia pasaulį, visus gamtos dalykus. „Clinamen“, spontaniškas, nenuspėjamas nukrypimas, dažnai buvo kritikuojamas kaip vienas iš labiausiai pažeidžiamų Lukrecijaus fizikos taškų, kaip kažkas įvesta ad hoc. Tiesą sakant, yra priešingai: „klinamenas“ yra bandymas paaiškinti tokius reiškinius kaip laminarinio srauto stabilumo praradimas ir spontaniškas jo perėjimas prie turbulentinio srauto. Šiuolaikiniai hidrodinamikai tikrina skysčių srauto stabilumą įvesdami trikdymą, išreiškiantį molekulinio chaoso įtaką, kuri yra uždengta vidutiniam srautui. Mes ne taip toli nuo Lukrecijaus „klinamenų“!

p.198
Taigi sistemos sąveika su išoriniu pasauliu, jos pasinėrimas į nepusiausvyras sąlygas gali tapti atspirties tašku formuojant naujas dinamines būsenas – išsklaidytas struktūras. Disipacinė struktūra atitinka tam tikrą supermolekulinės organizacijos formą. Nors kristalų struktūras apibūdinantys parametrai gali būti išvesti iš jas sudarančių molekulių savybių, o ypač iš abipusio traukos ir atstūmimo jėgų veikimo diapazono, Benardo ląstelės, kaip ir visos išsklaidančios struktūros, iš esmės atspindi pasaulinę situaciją juos generuojanti nepusiausvyra sistema. Jas apibūdinantys parametrai yra makroskopiniai – ne 10–8 cm (kaip atstumai tarp molekulių kristale), o kelių centimetrų. Skirtingos ir laiko skalės: jos atitinka ne molekulines skales (pavyzdžiui, atskirų molekulių virpesių periodus, t.y. apie 10-15 s), o makroskopines, t.y. sekundes, minutes ar valandas.

p.209
Kita vertus, daugelyje iš biologijos žinomų saviorganizavimosi pavyzdžių reakcijos schema yra paprasta, o medžiagų (baltymų, nukleorūgščių ir kt.) reakcijoje dalyvaujančios molekulės yra labai sudėtingos ir specifinės. Skirtumas, kurį pastebėjome, greičiausiai nebus atsitiktinis. Tai atskleidžia tam tikrą pirminį elementą, būdingą fizikos ir biologijos skirtumui. Biologinės sistemos turi praeitis. Jas sudarančios molekulės yra ankstesnės evoliucijos rezultatas; jie buvo atrinkti dalyvauti autokataliziniuose mechanizmuose, skirtuose sukurti labai specifines procesų organizavimo formas.

p.216-218
Esant tam tikrai B vertei pasiekiame termodinaminės šakos stabilumo slenkstį. Ši kritinė vertė paprastai vadinama bifurkacijos tašku. Pažvelkime į kai kurias tipines bifurkacijos diagramas. Bifurkacijos taške B termodinaminė šaka tampa nestabili svyravimo atžvilgiu. Esant kritinei valdymo parametro L vertei Lc, sistema gali būti trijose skirtingose stacionariose būsenose: C, E ir D. Dvi iš jų yra stabilios, trečioji – nestabili. Labai svarbu pabrėžti, kad tokių sistemų elgsena priklauso nuo jų fono. Pradėdami nuo mažų valdymo parametro L reikšmių ir lėtai jas didindami, greičiausiai apibūdinsime ABC trajektoriją. Priešingai, pradedant didelėmis X koncentracijos reikšmėmis ir išlaikant pastovią valdymo parametro L reikšmę, su didele tikimybe pateksime į tašką D. Taigi galutinė būsena priklauso nuo sistemos priešistorės. Iki šiol istorija buvo naudojama aiškinant biologinius ir socialinius reiškinius. Visai netikėtai paaiškėjo, kad priešistorė gali turėti įtakos ir paprastiems cheminiams procesams.

p.219
Galima tikėtis, kad jei eksperimentas bus kartojamas daug kartų einant per bifurkacijos tašką, vidutiniškai puse atvejų sistema atsidurs būsenoje, kurioje didžiausia koncentracija dešinėje, o puse atvejų – būsenoje. su maksimalia koncentracija kairėje. Iškyla dar vienas įdomus klausimas. Mus supančiame pasaulyje kai kurios paprastos pagrindinės simetrijos yra pažeistos

p.222
Svarbu pažymėti, kad priklausomai nuo cheminio proceso, atsakingo už bifurkaciją, aukščiau aprašytas mechanizmas gali būti neįprastai jautrus. Kaip jau minėta, medžiaga įgyja gebėjimą suvokti skirtumus, kurie pusiausvyros sąlygomis yra nepastebimi. Toks didelis jautrumas rodo paprastų organizmų, tokių kaip bakterijos, kurios, kaip žinoma, reaguoja į elektrinius ar magnetinius laukus, idėją. Apskritai tai reiškia, kad labai nepusiausvyros chemijos atveju galimas cheminių procesų „prisitaikymas“ prie išorinių sąlygų. Tokiu būdu stipriai nesubalansuota sritis ryškiai skiriasi nuo pusiausvyros srities, kur perėjimas iš vienos struktūros į kitą reikalauja stiprių perturbacijų arba ribinių sąlygų pokyčių.

p.223-224
Tokiose situacijose atsitiktinis išorinio srauto svyravimas, dažnai vadinamas triukšmu, jokiu būdu nėra erzinanti kliūtis: iš jo atsiranda kokybiškai naujo tipo režimai, kurių įgyvendinimui deterministiniuose srautuose prireiktų nepalyginamai sudėtingesnių reakcijos schemų. Taip pat svarbu atsiminti, kad atsitiktinis triukšmas neišvengiamai yra bet kokios „natūralios sistemos“ srautuose.

p.230
Galėtume manyti, kad pagrindinis evoliucijos mechanizmas yra pagrįstas bifurkacijų, kaip cheminių sąveikų, stabilizuojančių vieną ar kitą trajektoriją, zondavimo ir atrankos mechanizmais. Šią idėją maždaug prieš keturiasdešimt metų iškėlė biologas Waddingtonas. Norėdamas apibūdinti stabilizuotus vystymosi kelius, jis pristatė specialią koncepciją - kreodas. Anot Waddingtono, tikėjimas turėjo atitikti galimus vystymosi kelius, kylančius veikiant dvigubam imperatyvui – lankstumui ir patikimumui.

p.240
Ilgo nuotolio koreliacijos organizuoja sistemą dar prieš įvykstant makroskopinei bifurkacijai. Vėl grįžtame prie vienos pagrindinių mūsų knygos minčių: pusiausvyros kaip tvarkos šaltinio. Šiuo atveju situacija ypač aiški. Pusiausvyros būsenoje molekulės elgiasi nepriklausomai: kiekviena iš jų nepaiso kitų. Tokios nepriklausomos dalelės galėtų būti vadinamos hipnonais („somnambulistais“). Kiekvienas iš jų gali būti toks sudėtingas, kaip norima, tačiau tuo pačiu metu „nepastebi“ kitų molekulių. Perėjimas į nepusiausvyros būseną pažadina hipnonus ir sukuria darną, kuri visiškai svetima jų elgesiui pusiausvyros sąlygomis.

Knyga Tvarka iš chaoso išleista rusų kalba 1986 m. Paaiškėjo, kad tuo metu aš jo neskaičiau ir spėjau suspėti tik dabar. Turiu pasakyti, kad man patiko Prigožino idėjos: dissipacinės sistemos labai nepusiausvyros būsenoje, saviorganizacija ir visa kita. Mačiau net Prigožiną – jis skaitė pranešimą Maskvos valstybiniame universitete. Tiesa, Prigožinas nusprendė, kad gerai kalba rusiškai, ir pradėjo vesti pranešimą rusiškai. Tuo pačiu metu niekas nedrįso versti iš rusų į rusų kalbą.

Knyga paliečia daugybę temų. Daug dėmesio skiriama dissipacinėms sistemoms, svyravimams, atraktoriams ir bifurkacijai. Sutelksiu dėmesį tik į vieną temą: mechanikos ir termodinamikos kontrastą. Ši tema šiuo metu kažkodėl nekreipia dėmesio. Šiandien dažnai galima išgirsti, kad kvantinė mechanika ir bendroji reliatyvumo teorija yra nesuderinamos viena su kita, tačiau praktiškai nieko negirdėti apie mechanikos ir termodinamikos prieštaravimą.

Prieštaravimas yra toks. Makrosistema susideda iš atomų, kurie paklūsta mechanikos lygtims, o mechanikos lygtys yra grįžtamos laiko atžvilgiu. Makrosistemų lygmenyje yra entropija, kuri apibrėžia laiko rodyklę, tai yra, antrasis termodinamikos dėsnis draudžia laiko apvertimą makrosistemos lygiu. Kyla klausimas, kaip, remiantis laiku grįžtamomis mechaninėmis lygtimis, galima paaiškinti entropijos, kuri apibrėžia laiko rodyklę, atsiradimą. Galimi trys sprendimai:

Mechanikos lygtys yra visiškai teisingos, o laiko ir entropijos rodyklės atsiradimas siejamas su žmogaus gamtos suvokimo ypatumais. Energija yra objektyvi, o entropija yra subjektyvi.
Entropija yra objektyvi, todėl termodinamika lemia poreikį taisyti mechanikos lygtis.
Įsitikinkite, kad nors mikropasaulio lygmenyje viskas yra grįžtama laike, laisvės laipsnių padidėjimas būtinai veda prie esminės naujos savybės – entropijos – ir atitinkamai laiko strėlės atsiradimo.

Prigogine'o ir Stengerso knyga nagrinėja mechanikos ir termodinamikos ryšį per dviejų disciplinų istoriją. Man patiko šis požiūris, jis puikiai parodo, kaip laikui bėgant pasikeitė žmonių nuomonė.

Iš Niutono dėsnių atsiradimo istorijos man patiko šis epizodas:

„Needhamas kalba apie ironiją, su kuria XVIII amžiaus apsišvietę kinai. sutiko jėzuitų pranešimus apie to meto Europos mokslo triumfus. Mintis, kad gamta paklūsta paprastiems, žinomiems dėsniams, Kinijoje buvo vertinama kaip neprilygstamas antropocentrinio kvailumo pavyzdys.

Štai kodėl kinai praleido mokslo ir technologijų revoliuciją. Voltero citata puikiai išreiškia tikrojo niutono idėją:

'...viską reglamentuoja nekintami dėsniai...viskas iš anksto nulemta...viskas būtinai sąlygota...Yra žmonių, kurie, išsigandę šios tiesos, pripažįsta tik pusę jos, kaip skolininkai, perduodantys pusę skolos kreditoriams su prašymu atidėti likusios dalies mokėjimą. Vieni renginiai, tokie žmonės sako, reikalingi, kiti – ne. Būtų keista, jei dalis to, kas atsitinka, įvyktų, o kita dalis neįvyktų... Aš tikrai turiu jausti nenugalimą poreikį rašyti šias eilutes, o jūs - lygiai taip pat nenugalimą poreikį mane už jas pasmerkti. Abu esame vienodai kvaili, abu yra ne kas kita, kaip žaislai predestinacijos rankose. Tavo prigimtis – daryti pikta, mano prigimtis – mylėti tiesą ir skelbti ją, nepaisant tavęs.

Prigožinui ir Stengersui tokia pozicija nepatinka – jie laikosi antrojo sprendimo, kad termodinamika būtinai sako, kad reikia pakoreguoti mechanikos dėsnius. Knyga džiugina, nes aprašo Furjė šilumos perdavimo dėsnio atradimą. Tai buvo pirmasis stiprus smūgis niutonams, nes Furjė lygtis, skirtingai nei mechanikos lygtys, yra negrįžtama laike. Mechanikos šalininkai bandė pakeisti Furjė dėsnį, bet niekas nepasiteisino, šiluma liko gyventi pagal savo įstatymus. Po to buvo atrastas antrasis termodinamikos dėsnis ir prasidėjo diskusija, kaip išspręsti iškilusį prieštaravimą.

Knygoje išsamiai nagrinėjami Ludwigo Bohlmanno darbai, kurie norėjo parodyti, kad mechanikos dėsniai mikropasaulio lygmenyje yra suderinami su entropijos atsiradimu makrosistemų lygmeniu (trečias sprendimas). Tačiau Poincare'o, Zermelo ir Loschmidto kritika parodė, kad Boltzmanno konstrukcijos yra nenuoseklios. Boltzmannas kritiką pripažino ir pakeitė požiūrį – tapo pirmojo sprendimo šalininku, kai laiko strėlė ir entropija siejami su žmogaus pasaulio suvokimo ypatumais.

Reikia pasakyti, kad nuo knygos išleidimo mažai kas pasikeitė. Šiuo metu galima rasti visas tris pozicijas. Pirmoji pozicija apie entropijos subjektyvumą ypač paplitusi tarp fizikų, kurie entropiją Boltzmanno lygtyje tapatina su informacija Šenono lygtyje.

Carlo Rovelli knygoje Laiko tvarka pasirinko Boltzmanno kelią. Laikas nepriklauso fundamentaliai tikrovei ir visatai, o siejamas su suvokimo ypatumais. Seanas Carrollas knygoje Didysis paveikslas: gyvenimo ištakų, prasmės ir paties kosmoso link išdėsto trečiąjį sprendimą. Iš pradžių buvo žemos entropijos būsena, vėliau gaunamos labiau tikėtinos būsenos, atitinkančios entropijos padidėjimą. Lee Smolin knygoje Laiko grįžimas iš esmės artimas antrajam sprendimui.

Sakyčiau, knygoje per daug akcentuojama klasikinė statistinė mechanika, o per mažai – kvantinė mechanika. Statistinėje mechanikoje, paremtoje klasikine mechanika, nuo pat pradžių atsirado daug paradoksų ir neatitikimų eksperimentiniams rezultatams. Galima sakyti, kad tai netiesiogiai rodė, kad klasikinė mechanika yra netaikytina mikropasaulio aprašymui. Kita vertus, pereinant prie kvantinės mechanikos, iškyla bendras klausimas, kaip iš banginės funkcijos mikropasaulio lygmeniu gaunama klasikinė makrosistema. Galbūt kvantinės mechanikos interpretavimo problema ir termodinamikos bei mechanikos prieštaravimas yra kažkaip susiję.

Pastebiu, kad knygoje yra daug įdomių citatų. Žemiau yra keletas citatų, kurios man ypač patiko.

Mokslininko aprašymas, kurį Albertas Einšteinas pasakė savo sveikinimo kalboje Maxo Plancko 60-ojo gimtadienio proga ( Mokslinių tyrimų motyvai):

„Dauguma jų yra keisti, uždari, vieniši žmonės; Nepaisant šių panašumų, jie iš tikrųjų labiau skiriasi vienas nuo kito nei tremtiniai. Kas juos atvedė į šventyklą?... vienas galingiausių impulsų, vedančių į meną ir mokslą, yra noras pabėgti nuo kasdienybės su skausmingu standumu ir nepaguodžiama tuštuma, pabėgti nuo nuolat kintančių savo užgaidų. Ši priežastis stumia žmones su subtiliomis dvasinėmis stygomis iš asmeninės patirties į objektyvaus matymo ir supratimo pasaulį. Šią priežastį galima palyginti su ilgesiu, kuris miesto gyventoją nenumaldomai traukia iš triukšmingos ir drumzlinos aplinkos į tylius aukštų kalnų kraštovaizdžius, kur žvilgsnis skverbiasi toli per ramų, tyrą orą ir mėgaujasi ramiais kontūrais, kurie tarsi nulemti amžinybei.

Tačiau ši neigiama priežastis yra ir teigiama. Žmogus stengiasi kokiu nors adekvačiu būdu sukurti savyje paprastą ir aiškų pasaulio vaizdą, kad atitrūktų nuo pojūčių pasaulio, kad tam tikru mastu pabandytų šį pasaulį pakeisti jame sukurtu paveikslu. būdas.'

Johno Doney (1572–1631) eilėraščiai, kuriuose jis apgailestavo dėl Koperniko revoliucijos sugriauto aristoteliškojo pasaulio:

„Naujieji filosofai kvestionuoja viską,
Didžiulis elementas – ugnis – išimtas iš apyvartos.
Žmogus pametė galvą – ko nebuvo, kas buvo,
Ne Saulė sukasi aplink Žemę, o Žemė, kuri sukasi aplink šviestuvą.
Visi žmonės nuoširdžiai pripažįsta: visas mūsų pasaulis nuėjo į dulkes,
Kai išminčius vienu ypu sulaužė.
Visur ieškai ko nors naujo (abejotina šviesa lange),
Jie sunaikino visą pasaulį iki akmenuko, iki trupinio.

Pabaigai, Charleso Peirce'o citata, susijusi su visatos karščio mirtimi:

„Jūs visi girdėjote apie energijos išsklaidymą. Nustatyta, kad bet kokio energijos virsmo metu dalis jos virsta šiluma, o šiluma visada linkusi suvienodinti temperatūrą. Veikiant savo būtiniems dėsniams, pasaulio energija senka, pasaulis juda savo mirties link, kai jėgos nustoja veikti visur, o šiluma ir temperatūra pasiskirsto tolygiai...

Tačiau nors jokia jėga negali atsispirti šiai tendencijai, atsitiktinumas gali ir sutrukdys. Jėga galiausiai išsisklaido, atsitiktinumas galiausiai sutelkiamas. Energijos išsklaidymo pagal nekintamus gamtos dėsnius, remiantis tais pačiais dėsniais, atsiranda aplinkybės, kurios vis palankesnės atsitiktinei energijos koncentracijai. Neišvengiamai ateis momentas, kai abi tendencijos subalansuos viena kitą. Tai yra ta būsena, kurioje šiandien neabejotinai yra visas pasaulis.

Informacija

Ilja Prigožinas, Isabella Stengers, Tvarka iš chaoso. Naujas dialogas tarp žmogaus ir gamtos, Maskva, Pažanga, 1986 m.

„Mūsų laikais ir fizika, ir metafizika iš tikrųjų kartu ateina į pasaulio sampratą (kaip! pasirodo, kad valdo metafizika... tavo Feuerbachai ir Marksai buvo kvailiai! Ne veltui I.P. taip uoliai filtruoja visą XIX amžiaus antrąją pusę – ten ištisinis skersmuo, ir Ką kad pagimdė baisus dialektinis materializmas?! -JC)
...
Klasikinis mokslas gimė iš kultūros, persmelktos sąjungos idėja asmuo pusiaukelėje tarp dieviškosios tvarkos ir prigimtinės tvarkos ir Dievo racionalus ir suprantamas įstatymų leidėjas, suverenus architektas, kurį suvokiame pagal savo paveikslą (Štai kas yra klasikinis mokslas! Jokiu būdu be Dievo – JC). Ji patyrė kultūrinio sąskambio momentą, kuris leido filosofams ir teologams spręsti gamtos mokslų problemas, o mokslininkams – iššifruoti kūrėjo ketinimus ir reikšti nuomonę apie dieviškąją išmintį ir galią, pasireiškiančią pasaulio kūrime. (Pasirodo, kad mokslininkai iššifruoja planus kūrėjas! -JC). Remdamiesi religija ir filosofija, mokslininkai priėjo prie išvados, kad jų veikla buvo savarankiška. (taip, ypač remiant religiją! - JC), kad jis išnaudoja visas racionalaus požiūrio į gamtos reiškinius galimybes...
Dualistinės šiuolaikinio mokslo implikacijos... aprašymas yra objektyvus tiek, kiek stebėtojas iš jo pašalinamas, o pats aprašymas yra sukurtas iš taško, esančio de jure už pasaulio ribų, tai yra, dieviškuoju požiūriu, pasiekiamas. nuo pat pradžių iki žmogaus sielos, sukurtos pagal Dievo paveikslą... (kliniškai beprotiškesnis uždarų sistemų aprašymas – to dar reikia paieškoti! – JC)
Viešpats Dievas, jei norėtų, galėtų apskaičiuoti trajektorijas nestabiliame dinamiškame pasaulyje. Tuo pačiu metu jis gautų tą patį rezultatą, kurį mums leidžia gauti tikimybių teorija (o tikimybių teoriją vertiname dievišku požiūriu! - Pamiršau, ką rašiau aukščiau? - JC). Žinoma, visažiniam dievui, turinčiam savo absoliutų žinojimą, būtų nesunku atsikratyti visų šansų. Taigi galime teigti, kad glaudus ryšys tarp nestabilumo ir tikimybės neabejotinai egzistuoja. (puikus argumentas! - JC)
...
Mes gyvename pavojingame ir neapibrėžtame pasaulyje, kuris nekelia aklo pasitikėjimo jausmo, o tik tą patį nuosaikios vilties jausmą, kurį kai kurie Talmudo (sic! - JC) tekstai priskiria Pradžios knygos dievui“
- „Užsakymas iš chaoso“ – Ilja Prigožinas, Isabella Stengers – šedevras baigiamas citata iš „Pradžios knygos“ (kodėl ne iš Mahabharatos?!).

Atsiprašau už priminimą, bet šių ištraukų autorius yra kaip mokslininkas, net Nobelio premijos laureatas, o ne koks popsas ar žurnalistas iš kokio nors utro.ru rubrikos „apie mokslą“... Remiantis laišku, su kuriuo "Parašyta tekste" Dievas" - galite atspėti vertimo datą - 1986 m. (bet mes jau gyvenome pliuralizmas- ir nepraėjo pora metų nuo šedevro Londono leidimo išleidimo!)

Ar dar kas nors tuo abejoja Ką skyrė Nobelio premiją šiam mokslo duobkasiui, Didžiajam mokslininkui? O kokia nuostabia ir suprantama kalba parašyta ši pažangi (taip!) kūryba! Jūs viską suprantate kultūrinis sąskambis Ir dualistinės implikacijos?
Beje, pagal tikslų prašymą “ kultūrinis sąskambis“ – „Google“ nėra nė vieno rezultato. O jei norite rasti citatos šaltinį, tereikia įvesti „kultūrinio sąskambio momentas“.
Na, o pats Prigožinas savo autobiografijoje netiesiogiai prisipažįsta, kad jam buvo skirta premija, o ne kiti mokslininkai, kurie iš tikrųjų padarė nuostabius atradimus toje srityje, kurią jis užgrobė – o, jūs negalite pripažinti Belousovo-Žabotinskio reakcijos, taip pat jos. interpretacija... bet Nobelio premija už nepusiausvyros termodinamika buvo apdovanotas Prigožinui, o ne kokiam niekšiškam sovietų mokslininkui (Belousovas taip pat buvo raudonosios brigados vadas!)
Mokslinis prokapitalistinė visuomenė, žinoma, buvo šokiruota, kai pasauliui tapo žinoma BZ reakcija 1968 m. - kaip čia yra, kad sovietų kankinimo laboratorijų tamsiuose rūsiuose jie suabejojo Dievo apvaizda - atrado savęs svyravimus saviorganizacijos požymiai – cheminėse sistemose! Lygiai taip pat pateisinti bedievišką gyvybės kilmę savo reakcija diamat jie apgaus! Čia tai ir pravertė daug žadantis metodininkas, paveldimas chemikas, berniukas iš geros šeimos, nepusiausvyrinės statistinės mechanikos monografijų rengėjas ir gudrus verslininkas vertėjas puse etato - idealaus profilio I. Prigožinas - pabėgėlių sūnus (sunkūs santykiai su naujuoju režimu) nuo kruvinų bolševikų! Ir jis visiškai uždirbo savo honorarą.

Mūsų gamtos vizija išgyvena radikalius pokyčius, linkdama į daugialypumą, laikinumą ir sudėtingumą. Ilgą laiką Vakarų moksle dominavo mechaninis visatos vaizdas. Dabar pripažįstame, kad gyvename pliuralistiniame pasaulyje. Yra reiškinių, kurie mums atrodo deterministiniai ir grįžtami. Tokie, pavyzdžiui, yra švytuoklės judesiai be trinties arba Žemės judėjimas aplink Saulę. Tačiau yra ir negrįžtamų procesų, kurie tarsi neša laiko strėlę. Pavyzdžiui, jei suliejate du skysčius, tokius kaip alkoholis ir vanduo, iš patirties žinoma, kad laikui bėgant jie susimaišys. Niekada nepastebėtas atvirkštinis procesas – savaiminis mišinio atskyrimas į gryną vandenį ir gryną alkoholį. Todėl alkoholio ir vandens maišymas yra negrįžtamas procesas. Visa chemija iš esmės yra begalinis tokių negrįžtamų procesų sąrašas.

Akivaizdu, kad, be deterministinių procesų, kai kuriuose esminiuose reiškiniuose, tokiuose kaip biologinė evoliucija ar žmonių kultūrų evoliucija, turi būti ir kažkokio tikimybinio elemento. Netgi deterministinių apibūdinimų teisingumu giliai įsitikinęs mokslininkas vargu ar išdrįstų teigti, kad Didžiojo sprogimo momentu, t.y. mums žinoma Visatos kilmė, mūsų knygos išleidimo data buvo įrašyta ant gamtos dėsnių lentelių. Klasikinė fizika pamatinius procesus laikė deterministiniais ir grįžtamaisiais. Procesai, susiję su atsitiktinumu ar negrįžtamumu, buvo laikomi apgailėtinomis bendrosios taisyklės išimtimis. Dabar matome, kokį svarbų vaidmenį visur atlieka negrįžtami procesai ir svyravimai.

Nors Vakarų mokslas paskatino neįprastai vaisingą žmogaus ir gamtos dialogą, kai kurios gamtos mokslo įtakos žmogaus kultūrai pasekmės ne visada buvo teigiamos. Pavyzdžiui, „dviejų kultūrų“ priešprieša daugiausia kyla dėl konflikto tarp nesenstančio klasikinio mokslo požiūrio ir į laiką orientuoto požiūrio, kuris dominavo daugumoje socialinių ir humanitarinių mokslų. Tačiau per pastaruosius dešimtmečius gamtos moksle įvyko dramatiškų pokyčių, tokių netikėtų kaip geometrijos gimimas ar grandiozinis visatos paveikslas, nupieštas Niutono „Matematiniuose gamtos filosofijos principuose“. Vis labiau suvokiame, kad visuose lygmenyse – nuo elementariųjų dalelių iki kosmologijos – svarbų vaidmenį atlieka atsitiktinumas ir negrįžtamumas, kurių svarba didėja plečiantis mūsų žinioms. Mokslas iš naujo atranda laiką. Mūsų knyga skirta apibūdinti šią konceptualią revoliuciją.

Aptariama revoliucija vyksta visais lygmenimis: elementariųjų dalelių lygmeniu, kosmologijoje, vadinamosios makroskopinės fizikos lygmeniu, apimančiu atomų ar molekulių fiziką ir chemiją, atskirai arba globaliai, kaip tai daroma. pavyzdžiui, tyrime esantys skysčiai ar dujos. Gali būti, kad būtent makroskopiniame lygmenyje gamtos mokslų konceptualioji revoliucija matoma ryškiausiai. Šiuo metu klasikinė dinamika ir šiuolaikinė chemija išgyvena radikalių pokyčių laikotarpį. Jei prieš kelerius metus būtume paklausę fiziko, kokius reiškinius gali paaiškinti jo mokslas ir kokios problemos liko atviros, jis tikriausiai būtų atsakęs, kad dar nesame pakankamai supratę elementariųjų dalelių ar kosmologinės evoliucijos, bet turėjome pakankamai pakankamai žinių apie procesai, vykstantys skalėse, esančiose tarpinėje tarp submikroskopinio ir kosmologinio lygmenų. Šiandien mažuma tyrėjų, kuriai priklauso šios knygos autoriai ir kuri kasdien auga, tokiu optimizmu nepasidalija: mes tik pradedame suprasti, kokiame gamtos lygmenyje gyvename, ir būtent šiame lygyje mūsų knygoje daugiausia dėmesio skiriama.

Norint teisingai įvertinti dabartinį konceptualų fizikos pertvarkymą, būtina atsižvelgti į šį procesą tinkama istorine perspektyva. Mokslo istorija jokiu būdu nėra linijinis nuoseklus tam tikros gilios tiesos priartėjimas. Mokslo istorija kupina prieštaravimų ir netikėtų posūkių. Nemažą savo knygos dalį skyrėme Vakarų mokslo istorinės raidos schemai, pradedant nuo Niutono, t.y. iš įvykių prieš tris šimtus metų. Mokslo istoriją siekėme įtraukti į mąstymo istoriją, kad ją integruotume su Vakarų kultūros raida per pastaruosius tris šimtmečius. Tik taip galime iš tikrųjų įvertinti akimirkos, kurioje gyvename, unikalumą.

Moksliniame pavelde, kurį paveldėjome, yra du esminiai klausimai, į kuriuos mūsų pirmtakai negalėjo rasti atsakymo. Vienas iš jų – chaoso ir tvarkos santykio klausimas. Garsusis didėjančios entropijos dėsnis apibūdina pasaulį kaip nuolat besikeičiantį iš tvarkos į chaosą. Tuo pačiu metu, kaip rodo biologinė ar socialinė evoliucija, kompleksas kyla iš paprasto. Kaip tai gali būti? Kaip struktūra gali atsirasti iš chaoso? Dabar mes gana toli nuėjome atsakydami į šį klausimą. Dabar žinome, kad pusiausvyros sutrikimas – materijos arba energijos srautas – gali būti tvarkos šaltinis.

Tačiau yra kitas, dar esminis klausimas. Klasikinė arba kvantinė fizika apibūdina pasaulį kaip grįžtamąjį, statinį. Jų aprašyme evoliucijai nėra vietos nei tvarkai, nei chaosui. Informacija, gauta iš dinamikos, laikui bėgant išlieka pastovi. Egzistuoja aiškus prieštaravimas tarp statinio dinamikos vaizdo ir evoliucinės termodinamikos paradigmos. Kas yra negrįžtamumas? Kas yra entropija? Vargu ar yra kitų klausimų, kurie taip dažnai būtų aptariami mokslo raidoje. Tik dabar pradedame pasiekti tą supratimo ir žinių lygį, kuris leidžia mums vienaip ar kitaip atsakyti į šiuos klausimus. Tvarka ir chaosas yra sudėtingos sąvokos. Dinamikos pateiktame statiniame aprašyme naudojami vienetai skiriasi nuo vienetų, kurių reikėjo evoliucinei paradigmai, išreikštai entropijos augimu, sukurti. Perėjimas iš vieno vieneto į kitą veda prie naujos materijos sampratos. Medžiaga tampa „aktyvi“: ji sukelia negrįžtamus procesus, o negrįžtami procesai organizuoja materiją.<...>

Kokių klasikinio mokslo prielaidų šiuolaikiniam mokslui pavyko atsikratyti? Paprastai iš tų, kurie tam tikru lygiu buvo sutelkti į pagrindinę tezę pasaulis paprastas ir paklūsta laike grįžtamiems pagrindiniams dėsniams. Toks požiūris šiandien mums atrodo pernelyg supaprastintas. Ją padalinti reiškia tapti panašiais į tuos, kurie pastatus laiko tik plytų krūvomis. Bet iš tų pačių plytų galite pastatyti gamyklos pastatą, rūmus ir šventyklą. Tik vertindami pastatą kaip visumą, įgyjame galimybę jį suvokti kaip epochos, kultūros, visuomenės, stiliaus produktą. Yra dar viena gana akivaizdi problema: kadangi mus supančio pasaulio niekas nesukūrė, susiduriame su būtinybe pateikti smulkiausių jo „plytų“ (t. y. mikroskopinės pasaulio sandaros) aprašymą, kuris paaiškintų šį procesą. savaiminio surinkimo.

Tiesos ieškojimas, kurio ėmėsi klasikinis mokslas, gali būti puikus dvilypumo pavyzdys, kuris aiškiai matomas visoje Vakarų Europos mąstymo istorijoje. Tradiciškai buvo laikomas tik nekintantis idėjų pasaulis, naudojant Platono posakį, „apšviestas suprantamų dalykų saulės“. Ta pačia prasme buvo įprasta įžvelgti mokslinį racionalumą tik amžinuose ir nekintančius dėsnius. Tačiau laikina ir trumpalaikė buvo laikoma iliuzija. Šiais laikais tokios nuomonės laikomos klaidingomis. Mes išsiaiškinome, kad gamtoje ne iliuzinis, o tikras negrįžtamumas yra daugelio saviorganizacijos procesų pagrindas. Grįžtamumas ir kietas determinizmas mus supančio pasaulio atveju galioja tik paprastais ribojančiais atvejais. Negrįžtamumas ir atsitiktinumas dabar laikomi ne išimtimi, o bendra taisykle.<...>

Šiais laikais pagrindinis mokslinių tyrimų akcentas perėjo nuo esmės prie santykio, ryšio, laiko.

Šis dramatiškas perspektyvos pokytis nėra savavališko sprendimo rezultatas. Fizikoje mus verčia tai daryti nauji, nenumatyti atradimai. Kas galėjo tikėtis, kad daugelis (jei ne visos) elementariųjų dalelių bus nestabilios? Kas galėjo tikėtis, kad eksperimentiniu būdu patvirtinus besiplečiančios visatos hipotezę, turėsime galimybę atsekti mus supančio pasaulio istoriją kaip vieną visumą?

Iki XX amžiaus pabaigos. išmokome geriau suprasti dviejų didžiųjų gamtos mokslo revoliucijų, kurios turėjo lemiamos įtakos šiuolaikinės fizikos formavimuisi, reikšmę: kvantinės mechanikos ir reliatyvumo teorijos sukūrimą. Abi revoliucijos prasidėjo nuo bandymų pataisyti klasikinę mechaniką, įvedant į ją naujai atrastas universalias konstantas. Dabar situacija pasikeitė. Kvantinė mechanika suteikė mums teorinį pagrindą, leidžiantį apibūdinti nesibaigiančius vienos dalelės virsmus kita. Taip pat bendroji reliatyvumo teorija tapo pagrindu, iš kurio galime atsekti visatos šiluminę istoriją jos ankstyvosiose stadijose.

Kaip galima įveikti akivaizdų prieštaravimą tarp deterministinio ir atsitiktinio? Juk gyvename viename pasaulyje. Kaip bus parodyta vėliau, tik dabar pradedame suvokti visų problemų, susijusių su būtinybe ir atsitiktinumu, svarbą. Be to, įvairiems reiškiniams, kuriuos stebime ir aprašome, mes suteikiame visiškai kitokią, o kartais net priešingą reikšmę nei klasikinė fizika. Jau minėjome, kad pagal anksčiau susiklosčiusią tradiciją esminiai procesai buvo laikomi deterministiniais ir grįžtamaisiais, o procesai, vienaip ar kitaip susiję su atsitiktinumu ar negrįžtamumu, buvo interpretuojami kaip bendrosios taisyklės išimtys. Šiais laikais visur matome, koks svarbus yra negrįžtamų procesų ir svyravimų vaidmuo. Klasikinės fizikos modeliai atitinka, kaip dabar suprantame, tik ribojančias situacijas. Juos galima sukurti dirbtinai, įdedant sistemą į dėžę ir laukiant, kol ji pasieks pusiausvyros būseną.

Dirbtinis gali būti deterministinis ir grįžtamasis. Gamtoje tikrai yra atsitiktinumo ir negrįžtamumo elementų. Ši pastaba veda mus prie naujos materijos vaidmens Visatoje perspektyvos. Medžiaga nebėra pasyvi substancija, apibūdinama mechanistinio pasaulio paveikslo rėmuose, jai taip pat būdinga spontaniška veikla. Skirtumas tarp naujojo požiūrio į pasaulį ir tradicinio yra toks gilus, kad, kaip jau minėta pratarmėje, pagrįstai galime kalbėti apie naują žmogaus ir gamtos dialogą.<...>

Du šilumos teorijos palikuonys tiesia linija – mokslas apie energijos pavertimą iš vienos formos į kitą ir šiluminių variklių teorija – kartu paskatino sukurti pirmąjį „neklasikinį“ mokslą – termodinamiką. Nė vienas termodinamikos indėlis į mokslo lobyną negali būti lyginamas su garsiuoju antruoju termodinamikos dėsniu, kuriam atsiradus „laiko rodyklė“ pirmą kartą pateko į fiziką. Vienpusio laiko įvedimas buvo platesnio Vakarų Europos mąstymo judėjimo dalis. XIX amžių pelnytai galima vadinti evoliucijos šimtmečiu: biologijai, geologijai ir sociologijai dėmesys pradėtas skirti XIX a. vis didesnis dėmesys naujų konstrukcinių elementų atsiradimo ir sudėtingumo procesų tyrimui. Kalbant apie termodinamiką, ji grindžiama dviejų tipų procesų skirtumu: grįžtamieji procesai, kurie nepriklauso nuo laiko krypties, ir negrįžtami procesai, kurie priklauso nuo laiko krypties. Su grįžtamųjų ir negrįžtamų procesų pavyzdžiais susipažinsime vėliau. Entropijos sąvoka buvo įvesta siekiant atskirti grįžtamuosius procesus nuo negrįžtamų: entropija didėja tik dėl negrįžtamų procesų.

Per visą XIX a. daugiausia dėmesio buvo skirta galutinės termodinaminės evoliucijos būsenos tyrimams. XIX amžiaus termodinamika. buvo pusiausvyros termodinamika. Nepusiausvyros procesai buvo vertinami kaip smulkmenos, trikdžiai, mažos nereikšmingos detalės, kurios nevertos specialaus tyrimo. Šiuo metu situacija visiškai pasikeitusi. Dabar žinome, kad toli gražu nėra pusiausvyra, spontaniškai gali atsirasti naujų tipų struktūros. Labai nepusiausvyros sąlygomis gali įvykti perėjimas nuo netvarkos, terminio chaoso prie tvarkos. Gali atsirasti naujų dinamiškų materijos būsenų, atspindinčių tam tikros sistemos sąveiką su aplinka. Mes pavadinome šias naujas struktūras disipacinės struktūros, stengiamasi pabrėžti konstruktyvų skleidžiamųjų procesų vaidmenį formuojant juos.

Mūsų knygoje pateikiami kai kurie metodai, sukurti pastaraisiais metais, siekiant apibūdinti, kaip atsiranda ir vystosi dissipacinės struktūros. Pristatydami juos pirmą kartą susidursime su tokiais raktiniais žodžiais kaip „netiesiškumas“, „nestabilumas“ ir „svyravimas“, kurie kaip leitmotyvas persmelkia visą knygą. Ši triada pradėjo skverbtis į mūsų pasaulio vaizdą už fizikos ir chemijos ribų.

Aptardami mokslų ir humanitarinių mokslų kontrastą, citavome Isaiah Berlin žodžius. Berlynas supriešino konkretų ir unikalų pasikartojantį ir bendrą. Nepaprastas mūsų nagrinėjamų procesų bruožas yra tas, kad pereinant nuo pusiausvyros sąlygų prie labai nebalansinių, nuo pasikartojančių ir bendrų pereiname prie unikalių ir specifinių. Iš tiesų, pusiausvyros dėsniai yra labai bendri: jie yra universalūs. Kalbant apie materijos elgesį šalia pusiausvyros būsenos, jam būdingas „kartojimas“. Tuo pačiu metu, toli nuo pusiausvyros, pradeda veikti įvairūs mechanizmai, atitinkantys įvairių tipų išsklaidymo struktūrų atsiradimo galimybę. Pavyzdžiui, toli nuo pusiausvyros, galime stebėti cheminio laikrodžio atsiradimą – chemines reakcijas su būdingu koherentiniu (nuosekliu) periodišku reagentų koncentracijos pokyčiu. Toli nuo pusiausvyros stebimi ir saviorganizacijos procesai, dėl kurių susidaro nevienalytės struktūros – nepusiausvyros kristalai.

Reikėtų ypač pabrėžti, kad toks labai nebalansinių sistemų elgesys yra gana netikėtas. Iš tiesų, kiekvienas iš mūsų intuityviai įsivaizduoja, kad cheminė reakcija vyksta maždaug taip: molekulės „plūduriuoja“ erdvėje, susiduria ir, dėl susidūrimo persitvarkydamos, virsta naujomis molekulėmis. Chaotišką molekulių elgesį galima palyginti su paveikslu, kurį piešia atomai, aprašydami ore šokančių dulkių dalelių judėjimą. Tačiau cheminio laikrodžio atveju susiduriame su chemine reakcija, kuri nevyksta taip, kaip mums sako intuicija. Šiek tiek supaprastinus situaciją, galime pasakyti, kad cheminio laikrodžio atveju visos molekulės keičia savo cheminę tapatybę tuo pačiu metu, tinkamais intervalais. Jei įsivaizduotume, kad pradinės medžiagos ir reakcijos produkto molekulės yra atitinkamai mėlynos ir raudonos spalvos, pamatytume, kaip keičiasi jų spalva cheminio laikrodžio ritmu.

Akivaizdu, kad tokios periodinės reakcijos negalima apibūdinti remiantis intuityviomis idėjomis apie chaotišką molekulių elgesį. Atsirado naujo, anksčiau nežinomo tipo užsakymas. Šiuo atveju dera kalbėti apie naują darną, apie „bendravimo“ tarp molekulių mechanizmą. Tačiau tokio tipo ryšys gali atsirasti tik esant labai nesubalansuotoms sąlygoms. Įdomu pastebėti, kad toks ryšys yra plačiai paplitęs gyvajame pasaulyje. Jos egzistavimas gali būti laikomas pačiu biologinės sistemos apibrėžimo pagrindu.

Taip pat reikėtų pridurti, kad išsisklaidančios struktūros tipas labai priklauso nuo jos susidarymo sąlygų. Išoriniai laukai, tokie kaip Žemės gravitacinis laukas arba magnetinis laukas, gali vaidinti reikšmingą vaidmenį renkantis saviorganizacijos mechanizmą.

Pradedame suprasti, kaip remiantis chemija galima sukurti sudėtingas struktūras, sudėtingas formas, įskaitant tas, kurios gali tapti gyvų būtybių pirmtakais. Labai nepusiausvyros reiškiniuose buvo patikimai nustatyta labai svarbi ir netikėta materijos savybė: nuo šiol fizika gali pagrįstai apibūdinti struktūras kaip sistemos prisitaikymo prie išorinių sąlygų formas. Paprasčiausiose cheminėse sistemose susiduriame su savotišku prebiologinio prisitaikymo mechanizmu. Šiek tiek antropomorfine kalba galima teigti, kad pusiausvyros būsenoje materija yra „akla“, o esant stipriai pusiausvyrai įgyja gebėjimą suvokti išorinio pasaulio skirtumus (pavyzdžiui, silpnus gravitacinius ir elektrinius laukus) ir „imti. į juos atsižvelgiama.

Žinoma, gyvybės kilmės problema vis dar išlieka labai sunki, o paprasto sprendimo artimiausiu metu nesitikime. Nepaisant to, mūsų požiūriu, gyvenimas nustoja priešintis „įprastiems“ fizikos dėsniams, kovoti su jais, kad išvengtų jam paruošto likimo - mirties. Priešingai, gyvybė mums atrodo kaip unikalus tų sąlygų, kuriomis yra mūsų biosfera, apraiška, įskaitant cheminių reakcijų netiesiškumą ir labai nepusiausvyras sąlygas, kurias biosferai sukelia saulės spinduliuotė.

Išsamiai aptariame sąvokas, leidžiančias apibūdinti dispersinių struktūrų susidarymą, pavyzdžiui, bifurkacijos teorijos sąvokas. Reikėtų pabrėžti, kad sistemose, esančiose šalia bifurkacijos taškų, pastebimi reikšmingi svyravimai. Atrodo, kad tokios sistemos „dvejoja“ prieš pasirinkdamos vieną iš kelių evoliucijos kelių, o garsusis didelių skaičių dėsnis, jei jis suprantamas kaip įprasta, nustoja galioti. Nedidelis svyravimas gali inicijuoti evoliuciją visiškai nauja kryptimi, kuri kardinaliai pakeis visą makroskopinės sistemos elgesį. Neišvengiamai atsiranda analogija su socialiniais reiškiniais ir net su istorija. Toli nuo atsitiktinumo ir būtinybės kontrasto idėjos, manome, kad abu aspektai vaidina svarbų vaidmenį aprašant netiesines, labai nepusiausvyras sistemas.

Apibendrinant galima pasakyti, kad pirmosiose dviejose mūsų knygos dalyse nagrinėjame du priešingi požiūriai į fizinį pasaulį: statinis klasikinės dinamikos požiūris ir evoliucinis požiūris, pagrįstas entropijos sąvokos vartojimu. Tokių priešingų požiūrių konfrontacija yra neišvengiama. Ilgą laiką jį sulaikė tradicinis požiūris į negrįžtamumą kaip į iliuziją, aproksimaciją. Žmogus įvedė laiką į amžinąją Visatą. Mums nepriimtinas toks negrįžtamumo problemos sprendimas, kai negrįžtamumas redukuojamas į iliuziją arba yra tam tikrų aproksimacijų pasekmė, nes, kaip dabar žinome, negrįžtamumas gali būti tvarkos, darnos ir organizuotumo šaltinis.

Konfrontacija tarp nesenstančio klasikinės mechanikos požiūrio ir evoliucinio požiūrio tapo neišvengiama. Trečioji mūsų knygos dalis skirta aštriam šių dviejų priešingų požiūrių į pasaulio apibūdinimą susidūrimui. Jame išsamiai nagrinėjame tradicinius bandymus išspręsti negrįžtamumo problemas, kurių pirmiausia buvo imtasi klasikinėje, o vėliau kvantinėje mechanikoje. Ypatingą vaidmenį čia suvaidino novatoriškas Boltzmanno ir Gibbso darbas. Nepaisant to, galime pagrįstai teigti, kad negrįžtamumo problema iš esmės lieka neišspręsta.<...>

Dabar galime tiksliau spręsti apie laiko sampratos kilmę gamtoje, ir ši aplinkybė veda prie toli siekiančių pasekmių. Negrįžtamumą į makroskopinį pasaulį įveda antrasis termodinamikos dėsnis – nemažėjančios entropijos dėsnis. Dabar suprantame antrąjį termodinamikos dėsnį mikroskopiniu lygmeniu. Kaip bus parodyta vėliau, antrasis termodinamikos dėsnis veikia kaip atrankos taisyklė – pradinių sąlygų apribojimai, kurie sklinda vėlesniais laikotarpiais pagal dinamikos dėsnius. Taigi, antrasis principas įveda į mūsų gamtos aprašymą naują, neredukuojamą elementą. Antrasis termodinamikos dėsnis neprieštarauja dinamikai, bet negali būti iš jo kilęs.

Boltzmannas jau suprato, kad tarp tikimybės ir negrįžtamumo turi būti glaudus ryšys. Skirtumas tarp praeities ir ateities, taigi ir negrįžtamumas, gali įeiti į sistemos aprašymą tik tuo atveju, jei sistema elgiasi pakankamai atsitiktinai. Mūsų analizė patvirtina šį požiūrį. Iš tiesų, kokia yra laiko strėlė deterministiniame gamtos aprašyme? Kokia jo prasmė? Jei ateitis kažkaip yra dabartyje, kurioje yra ir praeitis, tai ką tiksliai reiškia laiko rodyklė? Laiko strėlė – tai apraiška, kad ateitis neduota, t.y. kad, prancūzų poeto Paulo Valéry žodžiais, „laikas yra konstrukcija“.

Mūsų kasdienė gyvenimo patirtis rodo, kad tarp laiko ir erdvės yra esminis skirtumas. Galime judėti iš vieno erdvės taško į kitą, bet negalime atsukti laiko atgal. Negalime pertvarkyti praeities ir ateities. Kaip matysime vėliau, šis laiko apvertimo neįmanomumo jausmas dabar įgauna tikslią mokslinę prasmę. Priimtinos („leistinos“) būsenos yra atskirtos nuo būsenų, kurias draudžia antrasis termodinamikos dėsnis, be galo aukštas entropijos barjeras. Fizikoje yra daug kitų kliūčių. Vienas iš jų yra šviesos greitis. Remiantis šiuolaikinėmis koncepcijomis, signalai negali sklisti greičiau nei šviesos greitis. Šio barjero egzistavimas yra labai svarbus: be jo priežastingumas subyrėtų į dulkes. Taip pat entropijos barjeras yra būtina sąlyga norint suteikti tikslią fizinę jungties reikšmę. Įsivaizduokite, kas nutiktų, jei mūsų ateitis taptų kitų žmonių praeitimi!<...>

Tačiau bene svarbiausia pažanga yra ta, kad struktūros, tvarkos problema dabar mums iškyla kitokiu požiūriu. Kaip bus parodyta skyriuje. 8, mechanikos, klasikinės ar kvantinės, požiūriu negali būti evoliucijos su vienakrypčiu laiku. „Informacija“ tokia forma, kurią galima apibrėžti pagal dinamiką, laikui bėgant išlieka pastovi. Tai skamba paradoksaliai. Jei sumaišysime du skysčius, tada jokia „evoliucija“ neįvyks, nors jų atskirti nesikreipiant į kažkokį išorinį įrenginį neįmanoma. Priešingai, nemažėjančios entropijos dėsnis apibūdina dviejų skysčių susimaišymą kaip evoliuciją link „chaoso“ arba „netvarkos“, labiausiai tikėtinos būsenos. Dabar jau turime viską, ko reikia abiejų apibūdinimų abipusiam nuoseklumui įrodyti: kalbant apie informaciją ar tvarką, reikia kiekvieną kartą iš naujo apibrėžti vienetus, apie kuriuos mes svarstome. Svarbus naujas faktas yra tas, kad dabar galime nustatyti tikslias perėjimo nuo vieno tipo vienetų prie kito tipo vienetų taisykles. Kitaip tariant, mums pavyko gauti mikroskopinę evoliucinės paradigmos formulę, išreikštą antruoju termodinamikos dėsniu. Ši išvada mums atrodo svarbi, nes evoliucinė paradigma apima visą chemiją, taip pat svarbias biologijos ir socialinių mokslų dalis. Tiesa neseniai mums buvo atskleista. Šiuo metu fizikoje vykstantis pagrindinių sąvokų peržiūros procesas dar toli gražu nėra baigtas. Mūsų tikslas visai nėra išryškinti pripažintus mokslo pasiekimus, jo stabilius ir patikimai nusistovėjusius rezultatus. Norime atkreipti skaitytojo dėmesį į naujas mokslinės veiklos eigoje gimstančias koncepcijas, jos perspektyvas ir naujas problemas. Mes aiškiai suvokiame, kad esame tik pačioje naujo mokslinių tyrimų etapo pradžioje.<...>

Tikime, kad esame pakeliui į naują sintezę, naują gamtos sampratą. Galbūt vieną dieną pavyks sujungti vakarietišką tradiciją, akcentuojančią eksperimentavimą ir kiekybines formuluotes, su tokia tradicija kaip kinų su spontaniškai besikeičiančio, savaime besitvarkančio pasaulio idėjomis. Įžangos pradžioje citavome Jacques'o Monod žodžius apie žmogaus vienatvę Visatoje. Jo išvada yra tokia:

„Senovė [žmogaus ir gamtos] sąjunga yra sunaikinta. Žmogus pagaliau suvokia savo vienatvę abejingose Visatos platybėse, iš kurių jis išėjo atsitiktinai“.

Monodas, matyt, teisus. Senovės aljansas visiškai sunaikintas. Tačiau mes matome savo tikslą ne sielvartauti dėl praeities, o bandyti rasti giją, vedančią į kažkokį vieningą pasaulio vaizdą šiuolaikinių gamtos mokslų nepaprastoje įvairovėje. Kiekvienas didysis gamtos mokslo istorijos laikotarpis veda į savo gamtos modelį. Klasikiniam mokslui toks modelis buvo laikrodis, XIX amžiuje – pramonės revoliucijos laikotarpiu – garo variklis. Kas mums taps simboliu? Atrodo, kad mūsų idealą labiausiai išreiškia skulptūra – nuo Senovės Indijos ar Centrinės Amerikos ikikolumbinės eros meno iki modernaus meno. Kai kuriuose tobuliausiuose skulptūros pavyzdžiuose, pavyzdžiui, šokančios Šivos figūroje ar miniatiūriniuose Guerrero šventyklų modeliuose, aiškiai galima pajusti nepagaunamo perėjimo iš poilsio į judėjimą, iš sustojusio laiko į tekėjimą paieškas. laikas. Esame įsitikinę, kad būtent ši akistata lemia unikalų mūsų laikų tapatumą.<...>

Sujungę entropiją su dinamine sistema, taip grįžtame prie Boltzmanno sampratos: tikimybė pasiekia maksimumą pusiausvyros būsenoje. Struktūriniai vienetai, kuriuos naudojame termodinaminei evoliucijai apibūdinti, pusiausvyros būsenoje elgiasi chaotiškai. Priešingai, silpnai nepusiausvyros sąlygomis atsiranda koreliacijos ir darna.

Čia mes darome vieną iš pagrindinių išvadų: visuose lygmenyse, nesvarbu, ar tai būtų makroskopinės fizikos lygis, ar svyravimų lygis, ar mikroskopinis lygis, tvarkos šaltinis yra pusiausvyros sutrikimas. Pusiausvyros sutrikimas sukuria „tvarką iš chaoso“. Tačiau, kaip jau minėjome, tvarkos (arba netvarkos) sąvoka yra sudėtingesnė, nei būtų galima pagalvoti. Tik kraštutiniais atvejais, pavyzdžiui, retintose dujose, ji įgyja paprastą prasmę pagal novatoriškus Boltzmanno darbus.<...>

Dabar mūsų pasitikėjimas gamtos „racionalumu“ susvyravo iš dalies dėl spartaus gamtos mokslo augimo mūsų laikais. Kaip pažymėta pratarmėje, mūsų gamtos vizija iš esmės pasikeitė. Dabar atsižvelgiame į pokyčių aspektus, tokius kaip daugialypiškumas, priklausomybė nuo laiko ir sudėtingumas. Kai kurie pokyčiai, įvykę mūsų požiūriu į pasaulį, aprašyti šioje knygoje.

Ieškojome bendrų, visapusiškų schemų, kurias būtų galima apibūdinti amžinųjų dėsnių kalba, bet atradome laiką, įvykius, įvairias transformacijas patiriančias daleles. Ieškodami simetrijos, nustebome atradę procesus, lydimus simetrijos laužymo visais lygmenimis – nuo elementariųjų dalelių iki biologijos ir ekologijos. Savo knygoje aprašėme susidūrimą tarp dinamikos, kuriai būdinga laiko simetrija, ir termodinamikos, kuriai būdinga vienpusė laiko kryptis.

Prieš mūsų akis iškyla nauja vienybė: negrįžtamumas yra tvarkos šaltinis visuose lygmenyse. Negrįžtamumas yra mechanizmas, kuris sukuria tvarką iš chaoso.

Prigožinas I., Stengersas I. Tvarka iš chaoso. Naujas dialogas tarp žmogaus ir gamtos. M., 1986. P. 34-37, 47-50, 53-61, 65-66, 357, 363.