Grāmatas Order Out of Chaos autori rāda, ka mašīnu laikmetā tradicionālā zinātne koncentrējas uz stabilitāti, kārtību, vienveidību un līdzsvaru. Tas galvenokārt pēta slēgtas sistēmas un lineāras attiecības, kurās neliels ieejas signāls izraisa nelielu izejas reakciju. Prigožina paradigma ir īpaši interesanta ar to, ka tā koncentrējas uz realitātes aspektiem, kas ir raksturīgākie mūsdienu paātrināto sociālo pārmaiņu posmam: traucējumi, nestabilitāte, daudzveidība, nelīdzsvarotība, nelineāras attiecības, kurās neliels signāls ieejā var izraisīt patvaļīgi spēcīga reakcija izejā.
Prigožina darbi veido jaunu, visaptverošu teoriju. Ļoti vienkāršotā veidā šīs teorijas būtība ir šāda. Dažas Visuma daļas patiešām var darboties kā mašīnas. Tās ir slēgtas sistēmas, taču labākajā gadījumā tās veido tikai nelielu daļu no fiziskā Visuma. Lielākā daļa mūs interesējošo sistēmu ir atvērtas – tās apmainās ar enerģiju vai matēriju (var piebilst: informāciju) ar vidi. Atvērtās sistēmas neapšaubāmi ietver bioloģiskās un sociālās sistēmas, kas nozīmē, ka jebkurš mēģinājums tās izprast mehānistiskā modeļa ietvaros noteikti ir lemts neveiksmei.
Manuprāt, Prigožina grāmata vadītājus var interesēt kā vēl viens būvmateriāls sistēmiskā skatījuma uz organizācijām veidošanā (sk. arī Džeimss Gleiks. Haoss. Jaunas zinātnes radīšana).
Prigožims I., Štengers I. Kārtība no haosa: jauns dialogs starp cilvēku un dabu. - M.: Progress, 1986. - 432 lpp.
Izmantojot Prigožina terminoloģiju, mēs varam teikt, ka visās sistēmās ir apakšsistēmas, kas pastāvīgi svārstās. Dažkārt atsevišķas svārstības vai svārstību kombinācija var kļūt (pozitīvas atsauksmes rezultātā) tik spēcīga, ka iepriekš pastāvošā organizācija nevar izturēt un sabrūk. Šajā pagrieziena punktā (bifurkācijas punktā) būtībā nav iespējams paredzēt, kādā virzienā notiks tālāka attīstība: vai sistēmas stāvoklis kļūs haotisks, vai tā pāries uz jaunu, diferencētāku un augstāku kārtības līmeni. .
Fakti, kas atklāti un saprasti ļoti nelīdzsvarotu stāvokļu un nelineāru procesu izpētes rezultātā, apvienojumā ar diezgan sarežģītām sistēmām, kas apveltītas ar atgriezenisko saiti, noveda pie pilnīgi jaunas pieejas radīšanas, kas ļauj mums izveidot saikni starp pamata zinātnēm un "perifērās" dzīvības zinātnes un, iespējams, pat izprot dažus sociālos procesus. (Attiecīgie fakti sociālajā, ekonomiskajā vai politiskajā realitātē ir tikpat, ja ne pat svarīgāki. Tādi vārdi kā “revolūcija”, “ekonomiskā krīze”, “tehnoloģiskā maiņa” un “paradigmas maiņa” iegūst jaunas nokrāsas, kad mēs sākam domāt par atbilstošajiem jēdzieniem attiecībā uz svārstībām, pozitīvām atsauksmēm, izkliedējošām struktūrām, bifurkācijām un citiem Prigožina skolas konceptuālās leksikas elementiem.)
Uzsverot, ka neatgriezeniskais laiks nav aberācija, bet gan raksturīga iezīme lielai daļai Visuma, Prigožins un Štengers grauj pašus klasiskās dinamikas pamatus. Autori uzskata, ka izvēle starp atgriezeniskumu un neatgriezeniskumu nav viena no divām vienādām alternatīvām. Atgriezeniskums (vismaz, ja mēs runājam par pietiekami lieliem laika periodiem) ir raksturīgs slēgtām sistēmām, neatgriezeniskums ir raksturīgs pārējam Visumam.
Zinātniskajā mantojumā, ko esam mantojuši, ir divi fundamentāli jautājumi, uz kuriem mūsu priekšteči nespēja rast atbildi. Viens no tiem ir jautājums par haosa un kārtības attiecībām. Banera 1. pieaugošās entropijas likums apraksta pasauli kā nepārtrauktu attīstību no kārtības uz haosu. Tajā pašā laikā, kā liecina bioloģiskā vai sociālā evolūcija, komplekss rodas no vienkāršā. Kā struktūra var izkļūt no haosa? Nelīdzsvarotība – matērijas vai enerģijas plūsma – var būt kārtības avots. Bet ir vēl viens, vēl fundamentālāks jautājums. Klasiskā jeb kvantu fizika pasauli raksturo kā atgriezenisku, statisku. Pastāv skaidra pretruna starp statisko dinamikas ainu un termodinamikas evolūcijas paradigmu. Kas ir neatgriezeniskums? Kas ir entropija?
IEVADS IZAICINĀJUMS ZINĀTNEI
No kādiem klasiskās zinātnes priekšnosacījumiem mūsdienu zinātnei ir izdevies atbrīvoties? Parasti no tiem, kas bija centrēti ap fundamentālo tēzi, saskaņā ar kuru pasaule noteiktā līmenī ir vienkārša un pakļaujas laikā atgriezeniskiem fundamentāliem likumiem. Šāds viedoklis mums šodien šķiet pārāk vienkāršots. Tā kā apkārtējo pasauli neviens nav būvējis, mēs saskaramies ar nepieciešamību sniegt tās mazāko “ķieģeļu” (t.i., pasaules mikroskopiskās uzbūves) aprakstu, kas izskaidrotu pašizkopšanas procesu.
Mēs atklājām, ka dabā būtisku lomu spēlē nevis iluzora, bet gan ļoti reāla neatgriezeniskums, kas ir pamatā lielākajai daļai pašorganizācijas procesu. Atgriezeniskums un cietais determinisms apkārtējā pasaulē ir piemērojami tikai vienkāršos ierobežojošos gadījumos. Neatgriezeniskums un nejaušība tagad tiek uzskatīti nevis par izņēmumu, bet gan par vispārēju noteikumu.
Pēc savas būtības mūsu Visums ir plurālistisks un sarežģīts. Struktūras var pazust, bet tās var arī parādīties. Dažus procesus ar esošo zināšanu līmeni var aprakstīt, izmantojot deterministiskus vienādojumus, bet citus var izmantot varbūtības apsvērumus. Saskaņā ar iepriekš pastāvošo tradīciju fundamentālie procesi tika uzskatīti par deterministiskiem un atgriezeniskiem, un procesi, kas vienā vai otrā veidā bija saistīti ar nejaušību vai neatgriezeniskumu, tika interpretēti kā izņēmumi no vispārējā noteikuma. Mūsdienās visur redzam, cik liela nozīme ir neatgriezeniskiem procesiem un svārstībām. Klasiskās fizikas aplūkotie modeļi, kā mēs tagad saprotam, atbilst tikai ierobežojošām situācijām. Tos var izveidot mākslīgi, ievietojot sistēmu kastē un gaidot, līdz tā sasniedz līdzsvara stāvokli. Mākslīgais var būt deterministisks un atgriezenisks. Dabiskais noteikti satur nejaušības un neatgriezeniskuma elementus. Šī piezīme mūs ved uz jaunu skatījumu uz matērijas lomu Visumā. Matērija vairs nav pasīva viela, kas aprakstīta mehānistiskā pasaules attēla ietvaros, to raksturo arī spontāna darbība.
Nevienu no termodinamikas ieguldījumiem zinātnes kasē nevar salīdzināt ar slaveno otro termodinamikas likumu, ar kura parādīšanos fizikā pirmo reizi ienāca “laika bulta”. Entropijas jēdziens tika ieviests, lai atšķirtu atgriezeniskos procesus no neatgriezeniskajiem: entropija palielinās tikai neatgriezenisku procesu rezultātā. Ievērojama mūsu aplūkoto procesu iezīme ir tā, ka, pārejot no līdzsvara apstākļiem uz ļoti nelīdzsvarotiem, mēs pārejam no atkārtotā un vispārīgā uz unikālo un specifisko.
Pirmajās divās mūsu grāmatas daļās mēs aplūkojam divus pretējus uzskatus par fizisko pasauli: klasiskās dinamikas statisko pieeju un evolūcijas skatījumu, kas balstīts uz entropijas jēdziena izmantošanu. Konfrontācija starp klasiskās mehānikas mūžīgo pieeju un evolucionāro pieeju kļuva neizbēgama. Mūsu grāmatas trešā daļa ir veltīta šo divu pretējo pasaules aprakstīšanas pieeju asajai sadursmei.
Vai dinamisko sistēmu struktūrā ir kaut kas specifisks, kas ļauj tām “atšķirt” pagātni no nākotnes? Kāda ir minimālā sarežģītība šim nolūkam? Jau Bolcmans saprata, ka starp varbūtību un neatgriezeniskumu ir jābūt ciešai saiknei. Atšķirība starp pagātni un nākotni un līdz ar to arī neatgriezeniskums var iekļauties sistēmas aprakstā tikai tad, ja sistēma darbojas pietiekami nejauši. Laika bulta ir fakta izpausme, ka nākotne nav dota.
Reiz pagāju garām Iļjas Prigožina grāmatai “Pavēle no haosa”. Izlasīju vakar - biju vienkārši sajūsmā! No fizikas viedokļa Prigožins raksta par to pašu epiģenētiku, par tādu pašu pielāgošanās spēju kā Vadingtons un Šmalhauzens! Prieks, ka aiz muguras ir tāds cilvēks :)
Tālāk ir sniegti daži interesanti citāti (numurēti saskaņā ar Progress 1986. gada izdevumu):
194. lpp
Nelineārās termodinamikas pirmsākumi slēpjas kaut kas diezgan pārsteidzošs, fakts, ko no pirmā acu uzmetiena ir viegli sajaukt ar neveiksmi: neskatoties uz visiem mēģinājumiem, minimālās entropijas veidošanās teorēmas vispārināšana sistēmās, kurās plūsmas vairs nav lineāras spēku funkcijas. neiespējami. Tālu no līdzsvara, sistēma joprojām var attīstīties līdz kādam stacionāram stāvoklim, taču šo stāvokli, vispārīgi runājot, vairs nenosaka pareizi izvēlēts potenciāls (analogi entropijas veidošanai vāji nelīdzsvarotiem stāvokļiem). Potenciālās funkcijas trūkums rada jautājumu: ko var teikt par to stāvokļu stabilitāti, uz kuriem sistēma attīstās? Patiešām, kamēr atraktora stāvokli nosaka minimālais potenciāls (piemēram, entropijas veidošanās), tā stabilitāte ir garantēta. Tiesa, svārstības var izvest sistēmas no šī minimuma. Bet tad otrais termodinamikas likums liks sistēmai atgriezties pie sākotnējā minimuma. Tādējādi termodinamiskā potenciāla esamība padara sistēmu “imūnu” pret svārstībām. Ņemot vērā potenciālu, mēs aprakstām “stabilu pasauli”, kurā sistēmas, attīstoties, vienreiz un uz visiem laikiem pāriet statiskā stāvoklī.
195. lpp
Dažreiz, Lukrēcijs rakstīja, visnedrošākajos laikos un visnegaidītākajās vietās mūžīgais un universālais atomu krišana piedzīvo nelielu novirzi - "klinamenu". Jaunais virpulis rada pasauli, visas lietas dabā. "Clinamen", spontāna, neparedzama novirze, bieži tiek kritizēta kā viens no visneaizsargātākajiem punktiem Lukrēcijas fizikā, jo kaut kas tika ieviests ad hoc. Faktiski ir otrādi: “klinamens” ir mēģinājums izskaidrot tādas parādības kā laminārās plūsmas stabilitātes zudums un tās spontāna pāreja uz turbulentu plūsmu. Mūsdienu hidrodinamiķi pārbauda šķidruma plūsmas stabilitāti, ieviešot traucējumus, kas izsaka molekulārā haosa ietekmi, kas tiek uzklāta uz vidējo plūsmu. Mēs neesam tik tālu no Lukrēcija "klinameniem"!
198. lpp
Tādējādi sistēmas mijiedarbība ar ārpasauli, tās iegremdēšana nelīdzsvarotos apstākļos var kļūt par sākumpunktu jaunu dinamisku stāvokļu - izkliedējošu struktūru veidošanā. Izkliedējošā struktūra atbilst kādai supermolekulāras organizācijas formai. Lai gan parametrus, kas raksturo kristāla struktūras, var iegūt no to molekulu īpašībām, kas tās veido, un jo īpaši no savstarpējās pievilkšanās un atgrūšanas spēku darbības diapazona, Benarda šūnas, tāpat kā visas izkliedējošās struktūras, būtībā atspoguļo globālo situāciju nelīdzsvarotā sistēma, kas tos rada. Tos raksturojošie parametri ir makroskopiski - nevis 10-8 cm (kā attālumi starp molekulām kristālā), bet gan vairāki centimetri. Arī laika skalas ir dažādas: tās atbilst nevis molekulārajām skalām (piemēram, atsevišķu molekulu vibrācijas periodiem, t.i., apmēram 10-15 s), bet gan makroskopiskām, t.i. sekundes, minūtes vai stundas.
209. lpp
Savukārt daudzos no bioloģijas zināmos pašorganizēšanās piemēros reakcijas shēma ir vienkārša, savukārt vielu (olbaltumvielu, nukleīnskābju u.c.) reakcijā iesaistītās molekulas ir ļoti sarežģītas un specifiskas. Atšķirība, ko mēs atzīmējām, visticamāk, nebūs nejauša. Tas atklāj noteiktu primāro elementu, kas raksturīgs atšķirībai starp fiziku un bioloģiju. Bioloģiskām sistēmām ir pagātne. Molekulas, kas tās veido, ir iepriekšējās evolūcijas rezultāts; tie ir atlasīti, lai piedalītos autokatalītiskos mehānismos, kas izstrādāti, lai radītu ļoti specifiskas procesu organizēšanas formas.
216.-218.lpp
Pie noteiktas B vērtības mēs sasniedzam termodinamiskā atzara stabilitātes slieksni. Šo kritisko vērtību parasti sauc par bifurkācijas punktu. Apskatīsim dažas tipiskas bifurkācijas diagrammas. Bifurkācijas punktā B termodinamiskā atzara kļūst nestabila attiecībā pret svārstībām. Pie vadības parametra L kritiskās vērtības Lc sistēma var būt trīs dažādos stacionāros stāvokļos: C, E un D. Divi no tiem ir stabili, trešais ir nestabils. Ir ļoti svarīgi uzsvērt, ka šādu sistēmu darbība ir atkarīga no to fona. Sākot ar mazām kontroles parametra L vērtībām un lēnām tās palielinot, mēs, visticamāk, aprakstīsim ABC trajektoriju. Gluži pretēji, sākot ar lielām X koncentrācijas vērtībām un saglabājot konstantu kontroles parametra L vērtību, mēs ar lielu varbūtību nonāksim punktā D. Tādējādi galastāvoklis ir atkarīgs no sistēmas aizvēstures. Līdz šim vēsture tika izmantota bioloģisko un sociālo parādību interpretācijā. Pavisam negaidīti izrādījās, ka aizvēsturei var būt nozīme arī vienkāršos ķīmiskos procesos.
219. lpp
Varētu sagaidīt, ka eksperimentu atkārtojot daudzas reizes, izejot cauri bifurkācijas punktam, vidēji pusē gadījumu sistēma nonāks stāvoklī ar maksimālo koncentrāciju labajā pusē, bet pusē gadījumu – stāvoklī. ar maksimālo koncentrāciju kreisajā pusē. Rodas vēl viens interesants jautājums. Apkārtējā pasaulē dažas vienkāršas fundamentālas simetrijas ir izjauktas
222. lpp
Ir svarīgi atzīmēt, ka atkarībā no ķīmiskā procesa, kas ir atbildīgs par bifurkāciju, iepriekš aprakstītais mehānisms var būt neparasti jutīgs. Kā jau minēts, viela iegūst spēju uztvert atšķirības, kas līdzsvara apstākļos ir nemanāmas. Šāda augsta jutība liek domāt par vienkāršiem organismiem, piemēram, baktērijām, kas, kā zināms, reaģē uz elektriskajiem vai magnētiskajiem laukiem. Vispārīgāk tas nozīmē, ka ļoti nelīdzsvarotā ķīmijā ir iespējama ķīmisko procesu “pielāgošanās” ārējiem apstākļiem. Tādā veidā stipri nelīdzsvarots reģions ir pārsteidzoši atšķirīgs no līdzsvara apgabala, kur pārejai no vienas struktūras uz otru ir nepieciešami spēcīgi traucējumi vai robežnosacījumu izmaiņas.
223.-224.lpp
Šādās situācijās nejaušas ārējās plūsmas svārstības, ko mēdz dēvēt par troksni, nekādā gadījumā nav kaitinošs traucēklis: tas rada kvalitatīvi jaunus režīmu veidus, kuru īstenošanai deterministisku plūsmu apstākļos būtu nepieciešamas nesalīdzināmi sarežģītākas reakcijas shēmas. Ir arī svarīgi atcerēties, ka nejaušs troksnis neizbēgami ir plūsmās jebkurā “dabiskā sistēmā”.
230. lpp
Varētu uzskatīt, ka galvenais evolūcijas mehānisms ir balstīts uz bifurkāciju spēli kā mehānismu ķīmisko mijiedarbību noteikšanai un atlasei, kas stabilizē vienu vai otru trajektoriju. Šo ideju pirms aptuveni četrdesmit gadiem izvirzīja biologs Vadingtons. Lai aprakstītu stabilizētus attīstības ceļus, viņš ieviesa īpašu jēdzienu - kreods. Pēc Vadingtona domām, ticības apliecībai bija jāatbilst iespējamiem attīstības ceļiem, kas rodas dubultā imperatīva – elastības un uzticamības – ietekmē.
240. lpp
Liela attāluma korelācijas organizē sistēmu pat pirms makroskopiskās bifurkācijas. Mēs atkal atgriežamies pie vienas no mūsu grāmatas galvenajām idejām: nelīdzsvarotība kā kārtības avots. Šajā gadījumā situācija ir īpaši skaidra. Līdzsvara stāvoklī molekulas uzvedas neatkarīgi: katra no tām ignorē pārējās. Šādas neatkarīgas daļiņas varētu saukt par hipnoniem (“somnambulistiem”). Katrs no tiem var būt tik sarežģīts, cik nepieciešams, bet tajā pašā laikā “nepamanīt” citu molekulu klātbūtni. Pāreja uz nelīdzsvara stāvokli pamodina hipnonus un izveido saskaņotību, kas ir pilnīgi sveša viņu uzvedībai līdzsvara apstākļos.
Grāmata Kārtība no haosa Krievu valodā izdota 1986. gadā. Izrādījās, ka toreiz es to nelasīju un varēju paspēt tikai tagad. Jāsaka, ka man patika Prigožina idejas: izkliedējošas sistēmas ļoti nelīdzsvarotā stāvoklī, pašorganizācija un tas viss. Es pat redzēju Prigožinu - viņš sniedza referātu Maskavas Valsts universitātē. Tiesa, Prigožins nolēma, ka labi runā krieviski, un sāka sniegt referātu krievu valodā. Tajā pašā laikā neviens neuzdrošinājās tulkot no krievu valodas uz krievu valodu.
Grāmata skar daudzas tēmas. Liela uzmanība tiek pievērsta izkliedējošām sistēmām, fluktuācijām, atraktoriem un bifurkācijām. Es pievērsīšos tikai vienai tēmai: kontrastam starp mehāniku un termodinamiku. Šī tēma šobrīd kaut kā nepievērš uzmanību. Mūsdienās bieži var dzirdēt, ka kvantu mehānika un vispārējā relativitātes teorija nav savienojamas viena ar otru, bet praktiski nekas nav dzirdēts par pretrunu starp mehāniku un termodinamiku.
Pretruna ir šāda. Makrosistēma sastāv no atomiem, kas pakļaujas mehānikas vienādojumiem, un mehānikas vienādojumi ir atgriezeniski laika ziņā. Makrosistēmas līmenī pastāv entropija, kas nosaka laika bultiņu, tas ir, otrais termodinamikas likums aizliedz laika apgriešanu makrosistēmas līmenī. Rodas jautājums, kā, pamatojoties uz laika atgriezeniskiem mehāniskiem vienādojumiem, var izskaidrot entropijas parādīšanos, kas nosaka laika bultiņu. Ir trīs iespējamie risinājumi:
- Mehānikas vienādojumi ir absolūti pareizi, un laika un entropijas bultas parādīšanās ir saistīta ar cilvēka dabas uztveres īpatnībām. Enerģija ir objektīva, un entropija ir subjektīva.
- Entropija ir objektīva, tāpēc termodinamika rada nepieciešamību labot mehānikas vienādojumus.
- Pārlieciniet sevi, ka, lai gan mikropasaules līmenī viss ir atgriezenisks laikā, brīvības pakāpju pieaugums noteikti noved pie jaunas fundamentālas īpašības - entropijas - un attiecīgi laika bultas rašanās.
Prigožina un Štengersa grāmatā aplūkotas attiecības starp mehāniku un termodinamiku, izmantojot abu disciplīnu vēsturi. Man patika šī pieeja, tā labi parāda, kā laika gaitā mainījās cilvēku viedokļi.
No Ņūtona likumu rašanās vēstures man patika šāda epizode:
‘Nīdhems runā par ironiju, ar kādu 18. gadsimta apgaismotie ķīnieši. satika jezuītu ziņojumus par tā laika Eiropas zinātnes triumfiem. Ideja, ka daba pakļaujas vienkāršiem, zināmiem likumiem, Ķīnā tika slavēta kā nepārspējams antropocentriska stulbuma piemērs.
Tāpēc ķīnieši palaida garām zinātnes un tehnoloģiju revolūciju. Voltēra citāts lieliski izsaka ideju par īstu ņūtonieti:
'...visu regulē negrozāmi likumi...viss ir iepriekš noteikts...viss noteikti ir nosacīts...Ir cilvēki, kuri, nobijušies no šīs patiesības, atzīst tikai pusi no tā, kā parādnieki, kas nodod pusi sava parāda kreditoriem ar lūgumu atlikt pārējās daļas samaksu. Daži pasākumi, tādi cilvēki saka, ir vajadzīgi, citi nav. Būtu dīvaini, ja daļa no tā, kas notiek, notiktu, bet cita daļa nenotiktu... Man noteikti jāizjūt neatvairāma vajadzība rakstīt šīs rindas, jums - tikpat neatvairāma vajadzība mani par tām nosodīt. Mēs abi esam vienlīdz stulbi, abi ir nekas vairāk kā rotaļlietas predestinācijas rokās. Tava būtība ir darīt ļaunu, mana ir mīlēt patiesību un publicēt to, neskatoties uz tevi.
Prigožinam un Štengersam šī pozīcija nepatīk – viņi pieturas pie otrā risinājuma, ka termodinamika obligāti saka, ka jākoriģē mehānikas likumi. Grāmata ar prieku apraksta Furjē siltuma pārneses likuma atklāšanu. Šis bija pirmais spēcīgais trieciens Ņūtoniešiem, jo Furjē vienādojums, atšķirībā no mehānikas vienādojumiem, ir neatgriezenisks laikā. Mehānikas atbalstītāji mēģināja mainīt Furjē likumu, taču nekas nedarbojās, siltums palika dzīvot saskaņā ar saviem likumiem. Tam sekoja termodinamikas otrā likuma atklāšana un sākās diskusija par to, kā atrisināt radušos pretrunu.
Grāmatā detalizēti apskatīts Ludviga Bolmaņa darbs, kurš vēlējās parādīt, ka mehānikas likumi mikropasaules līmenī ir savienojami ar entropijas parādīšanos makrosistēmas līmenī (trešais risinājums). Tomēr Puankara, Cermelo un Lošmita kritika parādīja, ka Bolcmana konstrukcijas ir nekonsekventas. Bolcmans kritiku atzina un mainīja savu skatījumu – viņš kļuva par pirmā risinājuma piekritēju, kad laika bulta un entropija tiek saistīta ar cilvēka pasaules uztveres īpatnībām.
Jāteic, ka kopš grāmatas izdošanas maz kas ir mainījies. Šobrīd ir atrodamas visas trīs pozīcijas. Pirmā nostāja par entropijas subjektivitāti ir īpaši izplatīta starp fiziķiem, kuri identificē entropiju Bolcmana vienādojumā ar informāciju Šenona vienādojumā.
Karlo Rovelli grāmatā Laika secība izvēlējās Bolcmaņa ceļu. Laiks nepieder fundamentālajai realitātei un Visumam, bet ir saistīts ar uztveres īpatnībām. Šons Kerols grāmatā Lielais attēls: Ceļā uz dzīvības izcelsmi, jēgu un pašu Kosmosu izklāsta trešo risinājumu. Sākumā bija zemas entropijas stāvoklis, tad tiek iegūti ticamāki stāvokļi, kas atbilst entropijas pieaugumam. Lī Smolins grāmatā Laika atgriešanās būtībā tuvu otrajam risinājumam.
Es teiktu, ka grāmatā pārāk liels uzsvars ir likts uz klasisko statistikas mehāniku un pārāk maz uz kvantu mehāniku. Statistiskajā mehānikā, kuras pamatā ir klasiskā mehānika, jau pašā sākumā radās daudzi paradoksi un nesakritības ar eksperimentālajiem rezultātiem. Var teikt, ka tas netieši norādīja, ka klasiskā mehānika nav piemērojama mikropasaules aprakstam. No otras puses, pārejot uz kvantu mehāniku, rodas vispārējs jautājums, kā no viļņu funkcijas mikropasaules līmenī tiek iegūta klasiska makrosistēma. Varbūt kvantu mehānikas interpretācijas problēma un pretruna starp termodinamiku un mehāniku ir kaut kādā veidā saistītas.
Es atzīmēju, ka grāmatā ir daudz interesantu citātu. Zemāk ir daži citāti, kas man īpaši patika.
Zinātnieka apraksts, ko Alberts Einšteins sniedza savā apsveikuma runā Maksa Planka 60. dzimšanas dienā ( Zinātniskās pētniecības motīvi):
‘Lielākā daļa no viņiem ir dīvaini, noslēgti, vientuļi cilvēki; Neskatoties uz šīm līdzībām, viņi patiesībā vairāk atšķiras viens no otra nekā trimdinieki. Kas viņus atveda uz templi?... viens no spēcīgākajiem impulsiem, kas ved uz mākslu un zinātni, ir vēlme aizbēgt no ikdienas dzīves ar tās sāpīgo stingrību un neremdināmo tukšumu, lai izbēgtu no nemitīgi mainīgo savu kaprīžu saitēm. Šis iemesls iespiež cilvēkus ar smalkām garīgām stīgām no personīgās pieredzes objektīva redzējuma un izpratnes pasaulē. Šo iemeslu var salīdzināt ar ilgām, kas neatvairāmi pievelk pilsētnieku no trokšņainas un duļķainas vides uz klusām augstkalnu ainavām, kur skatiens iekļūst tālu klusajā, tīrajā gaisā un bauda mierīgas, šķiet, mūžībai lemtas, aprises.
Bet šim negatīvajam iemeslam ir arī pozitīvs. Cilvēks kaut kādā adekvātā veidā cenšas radīt sevī vienkāršu un skaidru priekšstatu par pasauli, lai atrautos no sajūtu pasaules, lai zināmā mērā mēģinātu šo pasauli aizstāt ar šajā radīto attēlu. veids.'
Džona Donija (1572-1631) dzejoļi, kuros viņš žēlojās par Kopernika revolūcijas iznīcināto aristoteļa pasauli:
"Jaunie filozofi apšauba visu,
Briesmīgais elements - uguns - ir izņemts no apgrozības.
Cilvēks ir zaudējis prātu - kas nebija, kas bija,
Ap Zemi riņķo nevis Saule, bet gan Zeme, kas riņķo ap gaismekli.
Visi cilvēki godīgi atzīst: visa mūsu pasaule ir aizgājusi putekļos,
Kad gudrie to salauza vienā rāvienā.
Visur meklē kaut ko jaunu (šaubas ir gaisma logā),
Viņi iznīcināja visu pasauli līdz oļiem, līdz drupatam.
Nobeigumā citāts no Čārlza Pīrsa saistībā ar Visuma karstuma nāvi:
"Jūs visi esat dzirdējuši par enerģijas izkliedi. Ir atklāts, ka jebkuras enerģijas pārveidošanas laikā daļa no tās pārvēršas siltumā, un siltums vienmēr tiecas izlīdzināt temperatūru. Savu nepieciešamo likumu iespaidā pasaules enerģija izsīkst, pasaule virzās pretī savai nāvei, kad visur pārstāj darboties spēki, siltums un temperatūra sadalās vienmērīgi...
Bet, lai gan neviens spēks nevar pretoties šai tendencei, nejaušība var un kavēs to. Spēks galu galā ir izkliedējošs, nejaušība galu galā ir koncentrēta. Enerģijas izkliedi saskaņā ar nemainīgiem dabas likumiem, pamatojoties uz tiem pašiem likumiem, pavada apstākļi, kas ir arvien labvēlīgāki nejaušai enerģijas koncentrācijai. Neizbēgami pienāks brīdis, kad abas tendences līdzsvaros viena otru. Tas ir stāvoklis, kurā šodien neapšaubāmi atrodas visa pasaule.
Informācija
Iļja Prigožins, Izabella Štengersa, Kārtība no haosa. Jauns dialogs starp cilvēku un dabu, Maskava, Progress, 1986.
“Mūsu laikos gan fizika, gan metafizika faktiski kopīgi nonāk pie pasaules jēdziena (kā! izrādās, ka valda metafizika... tavi Fērbahi un Marksi bija muļķi! Ne velti I.P. tik cītīgi filtrē visu 19. gadsimta otro pusi - tur ir nepārtraukts diametrs, un Kas ka baigais dialektiskais materiālisms dzemdēja?! -JC)Atvainojiet par atgādinājumu, bet šo fragmentu autors ir kā zinātnieks, pat Nobela prēmijas laureāts, nevis kāds pops vai žurnālists no kāda utro.ru sadaļas “par zinātni”... Pamatojoties uz vēstuli, ar kuru "Tekstā ir rakstīts" Dievs" - jūs varat uzminēt tulkošanas datumu - 1986. (bet mēs jau dzīvojām zem plurālisms- un nav pagājuši pāris gadi kopš šedevra Londonas izdevuma izdošanas!)
...
Klasiskā zinātne radās no kultūras, ko caurstrāvo ideja par savstarpējo savienību persona pusceļā starp dievišķo kārtību un dabisko kārtību, un ar dievu racionāls un saprotams likumdevējs, suverēns arhitekts, kuru mēs saprotam pēc sava tēla (tā ir klasiskā zinātne! Bez Dieva nekādi nevar iztikt — JC). Viņa piedzīvoja kultūras saskaņas mirkli, kas ļāva filozofiem un teologiem risināt dabaszinātņu problēmas, bet zinātniekiem atšifrēt radītāja nodomus un izteikt viedokli par dievišķo gudrību un spēku, kas izpaužas pasaules radīšanā. (izrādās, ka zinātnieki atšifrē plāniem radītājs! -JC). Ar reliģijas un filozofijas atbalstu zinātnieki nonāca pie secinājuma, ka viņu darbība bija pašpietiekama (jā, īpaši ar reliģijas atbalstu! - JC), ka tas izsmeļ visas iespējas racionālai pieejai dabas parādībām...
Mūsdienu zinātnes duālistiskās nozīmes... apraksts ir objektīvs tiktāl, ciktāl novērotājs tiek izslēgts no tā, un pats apraksts ir izveidots no punkta, kas de jure atrodas ārpus pasaules, tas ir, no dievišķā viedokļa, pieejams no paša sākuma līdz cilvēka dvēselei, radītai pēc Dieva līdzības... (klīniski neprātīgāks slēgto sistēmu apraksts - tas mums vēl jāmeklē! - JC)
Dievs Kungs, ja viņš vēlētos, varētu aprēķināt trajektorijas nestabilā dinamiskā pasaulē. Tajā pašā laikā viņš iegūtu tādu pašu rezultātu, kādu mums ļauj iegūt varbūtības teorija (un mēs uzskatām varbūtības teoriju no dievišķā viedokļa! - Es aizmirsu, ko rakstīju iepriekš? - JC). Protams, visuzinošam dievam ar savām absolūtajām zināšanām nebūtu grūti tikt vaļā no visām nejaušībām. Tātad, mēs varam teikt, ka cieša saikne starp nestabilitāti un varbūtību neapšaubāmi pastāv." (izcils arguments! - JC)
...
Mēs dzīvojam bīstamā un nenoteiktā pasaulē, kas nerada aklu pārliecību, bet tikai to pašu mērenas cerības sajūtu, ko daži Talmuda (sic! - JC) teksti piedēvē Genesis grāmatas dievam"
- "Pasūtījums no haosa" - Iļja Prigožins, Izabella Štengersa - šedevrs beidzas ar citātu no "Genesis grāmatas" (kāpēc ne no Mahābhāratas?!).
Vai kāds cits par to šaubās Kas piešķīra Nobela prēmiju šim zinātniskajam racējam, Lielajam Zinātniekam? Un cik brīnišķīgā un saprotamā valodā ir uzrakstīts šis progresīvais (jā!) radījums! Jūs visu saprotat kultūras saskaņa Un duālisma sekas?
Starp citu, pēc precīza pieprasījuma " kultūras saskaņa" - Google tīklā nav neviena rezultāta. Un, ja vēlaties atrast citāta avotu, jums vienkārši jāievada "kultūras saskaņas brīdis".
Nu, pats Prigožins savā autobiogrāfijā netieši atzīst, ka viņam tika piešķirta balva, nevis citi zinātnieki, kuri patiesībā izdarīja pārsteidzošus atklājumus viņa nolaupītajā jomā - ak, jūs nevarat uzņemties atzinību par Belousova-Žabotinska reakciju, kā arī to. interpretācija... bet Nobela prēmija par nelīdzsvarota termodinamika tika piešķirts Prigožinam, nevis kādam draiskajam padomju zinātniekam (Belousovs arī bija sarkanās brigādes komandieris!)
Zinātniski prokapitālistiskā sabiedrība, protams, bija satriekta, kad pasaulei kļuva zināma BZ reakcija 1968.gadā - kā tas nākas, ka padomju spīdzināšanas laboratoriju tumšajos pagrabos viņi apšaubīja Dieva aizgādību - atklāja pašsvārstības - pašorganizēšanās pazīmes - ķīmiskajās sistēmās! Tāpat, lai attaisnotu dzīvības bezdievīgo izcelsmi ar savu reakcijas diamātu viņi krāpsies! Šeit tas noderēja daudzsološs metodiķis, iedzimtais ķīmiķis, zēns no labas ģimenes, monogrāfiju sastādītājs par nelīdzsvarotās statistikas mehāniku un viltīgs uzņēmējs-tulks uz pusslodzi - I. Prigožins ar ideālu profilu - bēgļu dēls (grūtas attiecības ar jauno režīmu) no asiņainajiem boļševikiem! Un viņš savu honorāru pilnībā nopelnīja.
Mūsu redzējums par dabu piedzīvo radikālas pārmaiņas, virzoties uz daudzveidību, laicīgumu un sarežģītību. Rietumu zinātnē ilgu laiku dominēja mehānisks Visuma attēls. Tagad mēs apzināmies, ka dzīvojam plurālistiskā pasaulē. Ir parādības, kas mums šķiet deterministiskas un atgriezeniskas. Tādas, piemēram, ir svārsta kustības bez berzes vai Zeme ap Sauli. Taču ir arī neatgriezeniski procesi, kas it kā nes laika bultu. Piemēram, ja jūs apvienojat divus šķidrumus, piemēram, spirtu un ūdeni, tad no pieredzes ir zināms, ka laika gaitā tie sajaucas. Reversais process - maisījuma spontāna sadalīšanās tīrā ūdenī un tīrā spirtā - nekad netiek novērots. Tāpēc spirta un ūdens sajaukšana ir neatgriezenisks process. Visa ķīmija būtībā ir bezgalīgs šādu neatgriezenisku procesu saraksts.
Ir skaidrs, ka papildus deterministiskajiem procesiem dažām fundamentālām parādībām, piemēram, bioloģiskā evolūcija vai cilvēku kultūru evolūcija, ir jāietver arī kāds varbūtības elements. Pat zinātnieks, kurš ir dziļi pārliecināts par deterministisko aprakstu pareizību, diez vai uzdrošināsies apgalvot, ka Lielā sprādziena brīdī, t.i. mums zināmā Visuma izcelsme, mūsu grāmatas izdošanas datums bija ierakstīts dabas likumu plāksnēs. Klasiskā fizika fundamentālos procesus uzskatīja par deterministiskiem un atgriezeniskiem. Procesi, kas saistīti ar nejaušību vai neatgriezeniskumu, tika uzskatīti par neveiksmīgiem vispārējā noteikuma izņēmumiem. Tagad mēs redzam, cik liela nozīme visur ir neatgriezeniskiem procesiem un svārstībām.
Lai gan Rietumu zinātne ir veicinājusi neparasti auglīgu dialogu starp cilvēku un dabu, dažas dabaszinātņu ietekmes uz cilvēka kultūru sekām ne vienmēr ir bijušas pozitīvas. Piemēram, “divu kultūru” opozīcija lielā mērā ir saistīta ar konfliktu starp klasiskās zinātnes pārlaicīgo pieeju un uz laiku orientēto pieeju, kas dominēja lielākajā daļā sociālo un humanitāro zinātņu. Taču pēdējo desmitgažu laikā dabaszinātnēs ir notikušas dramatiskas pārmaiņas, tikpat negaidītas kā ģeometrijas dzimšana vai grandiozais Visuma attēls, kas zīmēts Ņūtona “Dabas filozofijas matemātiskajos principos”. Mēs arvien vairāk apzināmies, ka visos līmeņos – no elementārdaļiņām līdz kosmoloģijai – liela nozīme ir nejaušībai un neatgriezeniskumam, kuru nozīme pieaug, paplašinoties mūsu zināšanām. Zinātne no jauna atklāj laiku. Mūsu grāmata ir veltīta šīs konceptuālās revolūcijas aprakstam.
Attiecīgā revolūcija notiek visos līmeņos: elementārdaļiņu līmenī, kosmoloģijā, tā sauktās makroskopiskās fizikas līmenī, kas aptver atomu vai molekulu fiziku un ķīmiju, aplūkojot vai nu atsevišķi, vai globāli, kā tas tiek darīts, piemēram, pētāmajos šķidrumos vai gāzēs. Iespējams, ka tieši makroskopiskā līmenī dabaszinātņu konceptuālā revolūcija ir redzama visspilgtāk. Klasiskā dinamika un mūsdienu ķīmija šobrīd piedzīvo radikālu pārmaiņu periodu. Ja pirms dažiem gadiem mēs būtu vaicājuši fiziķim, kādas parādības viņa zinātne var izskaidrot un kādas problēmas palika atklātas, viņš droši vien būtu atbildējis, ka mēs vēl neesam sasnieguši adekvātu izpratni par elementārdaļiņām vai kosmoloģisko evolūciju, bet mums bija diezgan apmierinošas zināšanas par procesi, kas notiek mērogos starp submikroskopisko un kosmoloģisko līmeni. Mūsdienās mazākums pētnieku, pie kuriem pieder šīs grāmatas autori un kas ar katru dienu pieaug, nedalās ar šādu optimismu: mēs tikai sākam saprast dabas līmeni, kurā dzīvojam, un tieši šajā līmenī mūsu grāmata koncentrējas uz.
Lai pareizi novērtētu pašreizējo fizikas konceptuālo pārkārtojumu, šis process ir jāapsver atbilstošā vēsturiskā perspektīvā. Zinātnes vēsture nekādā gadījumā nav lineāra attīstība secīgu tuvinājumu sērijai kādai dziļai patiesībai. Zinātnes vēsture ir pilna ar pretrunām un negaidītiem pavērsieniem. Ievērojamu savas grāmatas daļu veltījām Rietumu zinātnes vēsturiskās attīstības shēmai, sākot ar Ņūtonu, t.i. no notikumiem pirms trīssimt gadiem. Mēs esam centušies zinātnes vēsturi iekļaut domas vēsturē, lai integrētu to ar Rietumu kultūras attīstību pēdējo trīs gadsimtu laikā. Tikai tā mēs varam patiesi novērtēt tā brīža unikalitāti, kurā mēs dzīvojam.
Zinātniskajā mantojumā, ko esam mantojuši, ir divi fundamentāli jautājumi, uz kuriem mūsu priekšteči nespēja rast atbildi. Viens no tiem ir jautājums par haosa un kārtības attiecībām. Slavenais pieaugošās entropijas likums apraksta pasauli kā nepārtrauktu attīstību no kārtības uz haosu. Tajā pašā laikā, kā liecina bioloģiskā vai sociālā evolūcija, komplekss rodas no vienkāršā. Kā tas var būt? Kā struktūra var izkļūt no haosa? Tagad esam tikuši diezgan tālu, atbildot uz šo jautājumu. Tagad mēs zinām, ka nelīdzsvarotība – matērijas vai enerģijas plūsma – var būt kārtības avots.
Bet ir vēl viens, vēl fundamentālāks jautājums. Klasiskā jeb kvantu fizika pasauli raksturo kā atgriezenisku, statisku. Viņu aprakstā evolūcijai nav vietas ne kārtībai, ne haosam. Informācija, kas iegūta no dinamikas, laika gaitā paliek nemainīga. Pastāv skaidra pretruna starp statisko dinamikas ainu un termodinamikas evolūcijas paradigmu. Kas ir neatgriezeniskums? Kas ir entropija? Diez vai ir citi jautājumi, kas zinātnes attīstībā tik bieži tiktu apspriesti. Tikai tagad mēs sākam sasniegt to izpratnes un zināšanu līmeni, kas ļauj mums vienā vai otrā pakāpē atbildēt uz šiem jautājumiem. Kārtība un haoss ir sarežģīti jēdzieni. Dinamikas sniegtajā statiskajā aprakstā izmantotās vienības atšķiras no vienībām, kas bija nepieciešamas, lai izveidotu evolūcijas paradigmu, ko izsaka entropijas pieaugums. Pāreja no vienas vienības uz otru noved pie jaunas matērijas koncepcijas. Matērija kļūst “aktīva”: tā izraisa neatgriezeniskus procesus, un neatgriezeniski procesi organizē vielu.<...>
No kādiem klasiskās zinātnes priekšnosacījumiem mūsdienu zinātnei ir izdevies atbrīvoties? Parasti no tiem, kuru centrā bija pamatā esošā tēze, kas kaut kādā līmenī pasaule ir vienkārša un pakļaujas laikā atgriezeniskiem pamatlikumiem. Šāds viedoklis mums šodien šķiet pārāk vienkāršots. Sadalīt to nozīmē kļūt līdzīgiem tiem, kuri uzskata, ka ēkas ir nekas cits kā ķieģeļu kaudzes. Bet no tiem pašiem ķieģeļiem var uzbūvēt gan rūpnīcas ēku, gan pili, gan templi. Tikai aplūkojot ēku kopumā, mēs iegūstam spēju to uztvert kā laikmeta, kultūras, sabiedrības, stila produktu. Ir vēl viena diezgan acīmredzama problēma: tā kā apkārtējo pasauli neviens nav uzbūvējis, mēs saskaramies ar nepieciešamību sniegt tās mazāko “ķieģeļu” (t.i., pasaules mikroskopiskās uzbūves) aprakstu, kas izskaidrotu procesu. pašmontāžas.
Patiesības meklējumi, ko uzsākusi klasiskā zinātne, paši par sevi var kalpot kā lielisks piemērs dualitātei, kas skaidri redzama visā Rietumeiropas domas vēsturē. Tradicionāli tika uzskatīta tikai nemainīgā ideju pasaule, izmantojot Platona izteicienu, "izgaismojusi saprotamā saule". Tādā pašā nozīmē zinātnisko racionalitāti bija ierasts redzēt tikai mūžīgos un nemainīgos likumos. Tomēr īslaicīgais un pārejošais tika uzskatīts par ilūziju. Mūsdienās šādi uzskati tiek uzskatīti par kļūdainiem. Mēs atklājām, ka dabā būtisku lomu spēlē nevis iluzora, bet gan ļoti reāla neatgriezeniskums, kas ir pamatā lielākajai daļai pašorganizācijas procesu. Atgriezeniskums un cietais determinisms apkārtējā pasaulē ir piemērojami tikai vienkāršos ierobežojošos gadījumos. Neatgriezeniskums un nejaušība tagad tiek uzskatīti nevis par izņēmumu, bet gan par vispārēju noteikumu.<...>
Mūsdienās zinātniskās izpētes galvenais fokuss ir pārcēlies no būtības uz attiecībām, saikni, laiku.
Šīs dramatiskās perspektīvas izmaiņas nav patvaļīga lēmuma rezultāts. Fizikā mūs to spiež jauni, neparedzēti atklājumi. Kurš būtu gaidījis, ka daudzas (ja ne visas) elementārdaļiņas būs nestabilas? Kurš gan būtu gaidījis, ka, eksperimentāli apstiprinot hipotēzi par Visuma paplašināšanos, mums būs iespēja izsekot apkārtējās pasaules vēsturei kā vienotam veselumam?
Līdz 20. gadsimta beigām. esam iemācījušies labāk izprast divu lielo dabaszinātņu revolūciju nozīmi, kam bija izšķiroša ietekme uz mūsdienu fizikas veidošanos: kvantu mehānikas un relativitātes teorijas radīšanu. Abas revolūcijas sākās ar mēģinājumiem labot klasisko mehāniku, ieviešot tajā jaunatklātas universālas konstantes. Tagad situācija ir mainījusies. Kvantu mehānika mums ir devusi teorētisku pamatu, lai aprakstītu vienas daļiņas nebeidzamās pārvērtības citā. Tāpat vispārējā relativitāte ir kļuvusi par pamatu, no kura mēs varam izsekot Visuma termiskajai vēsturei tā agrīnajos posmos.
Pēc savas būtības mūsu Visums ir plurālistisks un sarežģīts. Struktūras var pazust, bet tās var arī parādīties. Dažus procesus ar esošo zināšanu līmeni var aprakstīt, izmantojot deterministiskus vienādojumus, bet citus var izmantot varbūtības apsvērumus.
Kā var pārvarēt šķietamo pretrunu starp deterministisko un nejaušo? Galu galā mēs dzīvojam vienā pasaulē. Kā tiks parādīts vēlāk, mēs tikai tagad sākam saprast visu ar nepieciešamību un nejaušību saistīto problēmu loka nozīmi. Turklāt dažādām parādībām, ko novērojam un aprakstām, mēs piešķiram pilnīgi atšķirīgu un dažreiz pat pretēju nozīmi nekā klasiskajai fizikai. Jau minējām, ka saskaņā ar iepriekš pastāvošo tradīciju fundamentālie procesi tika uzskatīti par deterministiskiem un atgriezeniskiem, un procesi, kas vienā vai otrā veidā bija saistīti ar nejaušību vai neatgriezeniskumu, tika interpretēti kā izņēmumi no vispārējā noteikuma. Mūsdienās visur redzam, cik liela nozīme ir neatgriezeniskiem procesiem un svārstībām. Klasiskās fizikas aplūkotie modeļi, kā mēs tagad saprotam, atbilst tikai ierobežojošām situācijām. Tos var izveidot mākslīgi, ievietojot sistēmu kastē un gaidot, līdz tā sasniedz līdzsvara stāvokli.
Mākslīgais var būt deterministisks un atgriezenisks. Dabiskais noteikti satur nejaušības un neatgriezeniskuma elementus. Šī piezīme mūs ved uz jaunu skatījumu uz matērijas lomu Visumā. Matērija vairs nav pasīva viela, kas aprakstīta mehānistiskā pasaules attēla ietvaros, to raksturo arī spontāna darbība. Atšķirība starp jauno pasaules uzskatu un tradicionālo ir tik dziļa, ka, kā jau minēts priekšvārdā, mēs pamatoti varam runāt par jaunu dialogu starp cilvēku un dabu.<...>
Divi siltuma teorijas pēcteči taisnā līnijā - zinātne par enerģijas pārveidošanu no vienas formas citā un siltumdzinēju teorija - kopīgi noveda pie pirmās "neklasiskās" zinātnes - termodinamikas - radīšanas. Nevienu no termodinamikas ieguldījumiem zinātnes kasē nevar salīdzināt ar slaveno otro termodinamikas likumu, ar kura parādīšanos fizikā pirmo reizi ienāca “laika bulta”. Vienvirziena laika ieviešana bija daļa no plašākas kustības Rietumeiropas domāšanā. 19. gadsimtu pamatoti var saukt par evolūcijas gadsimtu: bioloģijai, ģeoloģijai un socioloģijai uzmanību sāka pievērst 19. gadsimtā. pieaugoša uzmanība jaunu strukturālo elementu rašanās un sarežģītības palielināšanas procesu izpētei. Kas attiecas uz termodinamiku, tā balstās uz atšķirību starp divu veidu procesiem: atgriezeniskiem procesiem, kas nav atkarīgi no laika virziena, un neatgriezeniskiem procesiem, kas ir atkarīgi no laika virziena. Ar atgriezenisku un neatgriezenisku procesu piemēriem iepazīsimies vēlāk. Entropijas jēdziens tika ieviests, lai atšķirtu atgriezeniskos procesus no neatgriezeniskajiem: entropija palielinās tikai neatgriezenisku procesu rezultātā.
Visā 19. gs. galvenā uzmanība tika pievērsta termodinamiskās evolūcijas beigu stāvokļa izpētei. 19. gadsimta termodinamika. bija līdzsvara termodinamika. Nelīdzsvara procesi tika uzskatīti par sīkām detaļām, traucējumiem, mazām nenozīmīgām detaļām, kuras nav pelnījušas īpašu izpēti. Šobrīd situācija ir pilnībā mainījusies. Tagad mēs zinām, ka tālu no līdzsvara, spontāni var rasties jauna veida struktūras. Ļoti nelīdzsvarotos apstākļos var notikt pāreja no nekārtības, termiskā haosa uz kārtību. Var rasties jauni dinamiski matērijas stāvokļi, kas atspoguļo noteiktas sistēmas mijiedarbību ar vidi. Mēs nosaucām šīs jaunās struktūras izkliedējošas struktūras, cenšoties uzsvērt izkliedējošu procesu konstruktīvo lomu to veidošanā.
Mūsu grāmatā ir izklāstītas dažas no metodēm, kas ir izstrādātas pēdējos gados, lai aprakstītu, kā rodas un attīstās izkliedējošas struktūras. Tos prezentējot, mēs pirmo reizi sastapsimies ar tādiem atslēgas vārdiem kā “nelinearitāte”, “nestabilitāte” un “svārstības”, kas kā vadmotīvs caurvij visu grāmatu. Šī triāde ir sākusi caurstrāvot mūsu pasaules uzskatus ārpus fizikas un ķīmijas.
Pārrunājot zinātņu un humanitāro zinātņu kontrastu, mēs citējām Jesajas Berlina vārdus. Berlīne konkrēto un unikālo pretstatīja atkārtotajam un vispārīgajam. Ievērojama mūsu aplūkoto procesu iezīme ir tā, ka, pārejot no līdzsvara apstākļiem uz ļoti nelīdzsvarotiem, mēs pārejam no atkārtotā un vispārīgā uz unikālo un specifisko. Patiešām, līdzsvara likumi ir ļoti vispārīgi: tie ir universāli. Kas attiecas uz matērijas uzvedību līdzsvara stāvokļa tuvumā, to raksturo “atkārtošanās”. Tajā pašā laikā, tālu no līdzsvara, sāk darboties dažādi mehānismi, kas atbilst dažāda veida izkliedējošu struktūru rašanās iespējai. Piemēram, tālu no līdzsvara, mēs varam novērot ķīmiskā pulksteņa rašanos - ķīmiskās reakcijas ar raksturīgu koherentu (konsekventu) periodisku reaģentu koncentrācijas maiņu. Tālu no līdzsvara, tiek novēroti arī pašorganizēšanās procesi, kas izraisa neviendabīgu struktūru - nelīdzsvara kristālu veidošanos.
Īpaši jāuzsver, ka šāda ļoti nelīdzsvarotu sistēmu uzvedība ir diezgan negaidīta. Patiešām, katrs no mums intuitīvi iedomājas, ka ķīmiskā reakcija norisinās aptuveni šādi: molekulas “peld” telpā, saduras un, sadursmes rezultātā pārkārtojoties, pārvēršas jaunās molekulās. Molekulu haotisko uzvedību var pielīdzināt attēlam, ko atomisti glezno, aprakstot putekļu daļiņu kustību, kas dejo gaisā. Bet ķīmiskā pulksteņa gadījumā mēs saskaramies ar ķīmisku reakciju, kas nemaz nenotiek tā, kā mums saka mūsu intuīcija. Nedaudz vienkāršojot situāciju, varam teikt, ka ķīmiskā pulksteņa gadījumā visas molekulas maina savu ķīmisko identitāti vienlaikus, pareizajos intervālos. Ja iedomājamies, ka izejvielas un reakcijas produkta molekulas ir iekrāsotas attiecīgi zilā un sarkanā krāsā, tad mēs redzētu, kā mainās to krāsa ķīmiskā pulksteņa ritmā.
Ir skaidrs, ka šādu periodisku reakciju nevar aprakstīt, pamatojoties uz intuitīviem priekšstatiem par molekulu haotisko uzvedību. Radās jauna, iepriekš nezināma tipa pasūtījums. Šajā gadījumā ir lietderīgi runāt par jaunu saskaņotību, par “komunikācijas” mehānismu starp molekulām. Bet šāda veida savienojums var rasties tikai ļoti nelīdzsvarotos apstākļos. Interesanti atzīmēt, ka šāda saikne ir plaši izplatīta dzīvajā pasaulē. Tās esamību var uzskatīt par pašu bioloģiskās sistēmas definīcijas pamatu.
Jāpiebilst arī, ka izkliedējošās struktūras veids lielā mērā ir atkarīgs no tās veidošanās apstākļiem. Ārējiem laukiem, piemēram, Zemes gravitācijas laukam vai magnētiskajam laukam, var būt nozīmīga loma pašorganizācijas mehānisma izvēlē.
Sākam saprast, kā, balstoties uz ķīmiju, iespējams uzbūvēt sarežģītas struktūras, sarežģītas formas, arī tādas, kas var kļūt par dzīvo būtņu priekštečiem. Ļoti nelīdzsvarotās parādībās ir ticami konstatēta ļoti svarīga un negaidīta matērijas īpašība: turpmāk fizika var pamatoti aprakstīt struktūras kā sistēmas pielāgošanas formas ārējiem apstākļiem. Vienkāršākajās ķīmiskajās sistēmās mēs sastopamies ar sava veida prebioloģiskās adaptācijas mehānismu. Nedaudz antropomorfā valodā var teikt, ka līdzsvara stāvoklī matērija ir “akla”, savukārt ļoti nelīdzsvarotos apstākļos tā iegūst spēju uztvert ārējās pasaules atšķirības (piemēram, vājus gravitācijas un elektriskos laukus) un “ņemt. tos” savā darbībā.
Protams, dzīvības izcelsmes problēma joprojām ir ļoti sarežģīta, un mēs negaidām nekādu vienkāršu risinājumu tuvākajā nākotnē. Tomēr ar mūsu pieeju dzīve pārstāj pretoties “parastajiem” fizikas likumiem, cīnīties pret tiem, lai izvairītos no tai sagatavotā likteņa - nāves. Gluži pretēji, dzīvība mums šķiet unikāla to apstākļu izpausme, kādos atrodas mūsu biosfēra, tostarp ķīmisko reakciju nelinearitāte un ļoti nelīdzsvaroti apstākļi, ko biosfērai uzliek saules starojums.
Mēs detalizēti apspriežam jēdzienus, kas ļauj aprakstīt disipatīvo struktūru veidošanos, piemēram, bifurkācijas teorijas jēdzienus. Jāuzsver, ka bifurkācijas punktu tuvumā esošajās sistēmās tiek novērotas būtiskas svārstības. Šķiet, ka šādas sistēmas “vilcinās”, pirms izvēlas vienu no vairākiem evolūcijas ceļiem, un slavenais lielo skaitļu likums, ja to saprot kā parasti, pārstāj darboties. Nelielas svārstības var ierosināt evolūciju pilnīgi jaunā virzienā, kas krasi mainīs visu makroskopiskās sistēmas uzvedību. Neizbēgami rodas līdzība ar sociālajām parādībām un pat ar vēsturi. Tālu no idejas par nejaušības un nepieciešamības pretstatīšanu, mēs uzskatām, ka abiem aspektiem ir nozīmīga loma nelineāru, ļoti nelīdzsvarotu sistēmu aprakstā.
Rezumējot, mēs varam teikt, ka mūsu grāmatas pirmajās divās daļās mēs aplūkojam divus pretējus uzskatus par fizisko pasauli: klasiskās dinamikas statisko pieeju un evolūcijas skatījumu, kas balstīts uz entropijas jēdziena izmantošanu. Konfrontācija starp šādām pretējām pieejām ir neizbēgama. Ilgu laiku to kavēja tradicionālais uzskats par neatgriezeniskumu kā ilūziju, tuvinājumu. Cilvēks ieviesa laiku mūžīgajā Visumā. Mums nav pieņemams šāds neatgriezeniskuma problēmas risinājums, kurā neatgriezeniskums tiek reducēts uz ilūziju vai ir noteiktu tuvinājumu sekas, jo, kā mēs tagad zinām, neatgriezeniskums var būt kārtības, saskaņotības un organizācijas avots.
Konfrontācija starp klasiskās mehānikas mūžīgo pieeju un evolucionāro pieeju kļuva neizbēgama. Mūsu grāmatas trešā daļa ir veltīta šo divu pretējo pasaules aprakstīšanas pieeju asajai sadursmei. Tajā mēs detalizēti aplūkojam tradicionālos neatgriezeniskuma problēmu risināšanas mēģinājumus, kas vispirms veikti klasiskajā un pēc tam kvantu mehānikā. Īpaša loma tajā bija Bolcmana un Gibsa novatoriskajam darbam. Tomēr mēs varam pamatoti apgalvot, ka neatgriezeniskuma problēma joprojām lielā mērā nav atrisināta.<...>
Tagad ar lielāku precizitāti varam spriest par laika jēdziena izcelsmi dabā, un šis apstāklis noved pie tālejošām sekām. Neatgriezeniskumu makroskopiskajā pasaulē ienes otrais termodinamikas likums – nesamazinošas entropijas likums. Tagad mēs saprotam otro termodinamikas likumu mikroskopiskā līmenī. Kā tiks parādīts vēlāk, otrais termodinamikas likums darbojas kā atlases noteikums - sākotnējo nosacījumu ierobežojumi, kas izplatās turpmākajos laikos saskaņā ar dinamikas likumiem. Tādējādi otrais princips mūsu dabas aprakstā ievieš jaunu, nereducējamu elementu. Otrais termodinamikas likums nav pretrunā ar dinamiku, bet nav no tā atvasināms.
Jau Bolcmans saprata, ka starp varbūtību un neatgriezeniskumu ir jābūt ciešai saiknei. Atšķirība starp pagātni un nākotni un līdz ar to arī neatgriezeniskums var iekļauties sistēmas aprakstā tikai tad, ja sistēma darbojas pietiekami nejauši. Mūsu analīze apstiprina šo viedokli. Patiešām, kāda ir laika bultiņa deterministiskajā dabas aprakstā? Kāda ir tā nozīme? Ja nākotne kaut kādā veidā ir ietverta tagadnē, kas satur arī pagātni, tad ko īsti nozīmē laika bultiņa? Laika bulta ir izpausme tam, ka nākotne nav dota, t.i. ka, pēc franču dzejnieka Pola Valērī vārdiem, “laiks ir konstrukcija”.
Mūsu ikdienas dzīves pieredze liecina, ka pastāv būtiska atšķirība starp laiku un telpu. Mēs varam pārvietoties no viena telpas punkta uz otru, bet mēs nevaram pagriezt laiku atpakaļ. Mēs nevaram pārkārtot pagātni un nākotni. Kā redzēsim vēlāk, šī laika apgriešanas neiespējamības sajūta tagad iegūst precīzu zinātnisku nozīmi. Pieļaujamie (“atļautie”) stāvokļi ir atdalīti no stāvokļiem, ko aizliedz otrais termodinamikas likums, bezgalīgi augsta entropijas barjera. Fizikā ir daudz citu šķēršļu. Viens no tiem ir gaismas ātrums. Saskaņā ar mūsdienu koncepcijām signāli nevar pārvietoties ātrāk par gaismas ātrumu. Šīs barjeras esamība ir ļoti svarīga: bez tās cēloņsakarība sabruktu putekļos. Tāpat entropijas barjera ir priekšnoteikums, lai savienojumam piešķirtu precīzu fizisko nozīmi. Iedomājieties, kas notiktu, ja mūsu nākotne kļūtu par dažu citu cilvēku pagātni!<...>
Bet, iespējams, vissvarīgākais progress ir tas, ka struktūras, kārtības problēma tagad parādās mūsu priekšā citā perspektīvā. Kā tiks parādīts nodaļā. 8, no klasiskās vai kvantu mehānikas viedokļa nevar būt evolūcija ar vienvirziena laiku. “Informācija” tādā formā, kādā to var definēt dinamikas izteiksmē, laika gaitā paliek nemainīga. Tas izklausās paradoksāli. Ja sajaucam divus šķidrumus, tad nekāda “evolūcija” nenotiks, lai gan tos nav iespējams atdalīt bez kādas ārējas ierīces palīdzības. Gluži pretēji, nesamazināmas entropijas likums apraksta divu šķidrumu sajaukšanos kā evolūciju uz "haosu" vai "traucējumu", visticamāko stāvokli. Tagad mums jau ir viss nepieciešamais, lai pierādītu abu aprakstu savstarpējo konsekvenci: runājot par informāciju vai pasūtījumu, ir nepieciešams katru reizi no jauna definēt vienības, kuras mēs apsveram. Svarīgs jaunais fakts ir tas, ka tagad mēs varam izveidot precīzus noteikumus pārejai no viena veida vienībām uz cita veida vienībām. Citiem vārdiem sakot, mums izdevās iegūt mikroskopisku evolūcijas paradigmas formulējumu, kas izteikts ar otro termodinamikas likumu. Šis secinājums mums šķiet svarīgs, jo evolūcijas paradigma aptver visu ķīmiju, kā arī nozīmīgas bioloģijas un sociālo zinātņu daļas. Patiesība mums nesen atklājās. Pašlaik fizikā notiekošais pamatjēdzienu pārskatīšanas process vēl ne tuvu nav pabeigts. Mūsu mērķis nepavisam nav izcelt atzītos zinātnes sasniegumus, tās stabilos un droši noteiktos rezultātus. Mēs vēlamies pievērst lasītāja uzmanību jauniem jēdzieniem, kas dzimuši zinātniskās darbības gaitā, tās perspektīvām un jaunām problēmām. Mēs skaidri apzināmies, ka esam tikai jauna zinātniskās izpētes posma pašā sākumā.<...>
Mēs uzskatām, ka esam ceļā uz jaunu sintēzi, jaunu dabas koncepciju. Iespējams, kādreiz mums izdosies sapludināt Rietumu tradīciju, kas akcentē eksperimentēšanu un kvantitatīvus formulējumus, ar tādu tradīciju kā ķīniešu, ar tās priekšstatiem par spontāni mainīgu, pašorganizējošu pasauli. Ievada sākumā mēs citējām Žaka Monoda vārdus par cilvēka vientulību Visumā. Viņa secinājums ir šāds:
“Senā [cilvēka un dabas] savienība ir iznīcināta. Cilvēks beidzot apzinās savu vientulību Visuma vienaldzīgajos plašumos, no kuriem viņš nejauši izkļuva.
Monodam laikam taisnība. Senā alianse ir pilnībā iznīcināta. Taču mēs redzam savu mērķi nevis apraudot pagātni, bet gan cenšoties atrast vadmotīvu, kas ved uz kādu vienotu pasaules ainu mūsdienu dabaszinātņu neparastajā daudzveidībā. Katrs lielais dabaszinātņu vēstures periods noved pie sava dabas modeļa. Klasiskajai zinātnei šāds modelis bija pulkstenis, 19. gadsimtā - industriālās revolūcijas periodā - tvaika dzinējs. Kas mums kļūs par simbolu? Šķiet, ka mūsu ideālu vispilnīgāk izsaka tēlniecība – no Senās Indijas vai Centrālamerikas pirmskolumbiešu laikmeta mākslas līdz modernajai mākslai. Dažos no perfektākajiem tēlniecības paraugiem, piemēram, dejojošā Šivas figūrā vai Gerero tempļu miniatūros modeļos skaidri var nojaust meklējumus par netveramu pāreju no atpūtas uz kustību, no apstādināta laika uz plūdumu. laiks. Mēs esam pārliecināti, ka tieši šī konfrontācija nosaka mūsu laika unikālo identitāti.<...>
Savienojot entropiju ar dinamisku sistēmu, mēs atgriežamies pie Bolcmana koncepcijas: varbūtība sasniedz maksimumu līdzsvara stāvoklī. Strukturālās vienības, kuras mēs izmantojam, lai aprakstītu termodinamisko evolūciju, līdzsvara stāvoklī uzvedas haotiski. Turpretim vāji nelīdzsvarotos apstākļos rodas korelācijas un saskaņotība.
Šeit mēs nonākam pie viena no mūsu galvenajiem secinājumiem: visos līmeņos, neatkarīgi no tā, vai tas ir makroskopiskās fizikas līmenis, svārstību līmenis vai mikroskopiskais līmenis, kārtības avots ir nelīdzsvarotība. Līdzsvara trūkums ir tas, kas rada “kārtību no haosa”. Bet, kā jau minējām, kārtības (vai nekārtības) jēdziens ir sarežģītāks, nekā varētu domāt. Tikai ārkārtējos gadījumos, piemēram, retinātās gāzēs, tas iegūst vienkāršu nozīmi saskaņā ar Boltzmann novatoriskajiem darbiem.<...>
Tagad mūsu pārliecība par dabas “racionalitāti” ir satricinājusies, daļēji mūsu laika straujās dabaszinātņu izaugsmes rezultātā. Kā minēts priekšvārdā, mūsu redzējums par dabu ir būtiski mainījies. Tagad mēs ņemam vērā tādus pārmaiņu aspektus kā daudzveidība, atkarība no laika un sarežģītība. Dažas pārmaiņas, kas notikušas mūsu uzskatos par pasauli, ir aprakstītas šajā grāmatā.
Mēs meklējām vispārīgas, visaptverošas shēmas, kuras varētu aprakstīt mūžīgo likumu valodā, bet mēs atklājām laiku, notikumus, daļiņas, kas piedzīvo dažādas pārvērtības. Meklējot simetriju, mēs bijām pārsteigti, atklājot procesus, ko pavada simetrijas pārrāvums visos līmeņos - no elementārdaļiņām līdz bioloģijai un ekoloģijai. Mēs savā grāmatā esam aprakstījuši sadursmi starp dinamiku ar tai raksturīgo simetriju laikā un termodinamiku, ko raksturo vienvirziena laika virziens.
Mūsu acu priekšā parādās jauna vienotība: neatgriezeniskums ir kārtības avots visos līmeņos. Neatgriezeniskums ir mehānisms, kas rada kārtību no haosa.
Prigožins I., Štengers I. Kārtība no haosa. Jauns dialogs starp cilvēku un dabu. M., 1986. 34.-37., 47.-50., 53.-61., 65.-66., 357., 363. lpp.
Notiek ielāde...