Читать книгу «Порядок из хаоса» онлайн.

«Разве не странно, как изменяется этот замок, стоит лишь на миг вообразить, что здесь жил Гамлет? Как ученые, мы твердо знаем, что замок построен из камней, и восхищаемся тем, как искусно сложил их архитектор. Камни, зеленая, потемневшая от времени крыша, деревянная резьба в церкви — вот и весь замок. Ничто из названного мной не должно было бы измениться от того, что здесь жил Гамлет, и тем не менее все полностью изменяется. Стены и крепостные валы начинают говорить на другом языке... Мы знаем о Гамлете лишь то, что его имя встречается в хронике XIII в. ...Но каждый знает, какие вопросы Шекспир заставил его задавать, в какие глубины человеческого духа он проник, поэтому Гамлет не мог не обрести свое место на земле — здесь, в Кронберге»[243].

Вопрос о природе реальности был центральным в увлекательном диалоге между Эйнштейном и Тагором[244]. Эйнштейн подчеркивал, что наука должна быть. независима от существования наблюдателя. Такая позиция привела его к отрицанию реальности времени как необратимости, эволюции. Тагор же утверждал, что, даже если бы абсолютная истина могла существовать, она была бы недоступна человеческому разуму. Интересно, что в настоящее время эволюция науки происходит в направлении, указанном великим индийским поэтом. Что бы мы ни называли реальностью, она открывается нам только в процессе активного построения, в котором мы участвуем. По меткому выражению Д. С. Котари, «простая истина состоит в том, что ни измерение, ни эксперимент, ни наблюдение невозможны без соответствующей теоретической схемы»[245].

2. Время и времена

На протяжении более трех столетий в физике господствовало мнение о том, что время по существу представляет собой геометрический параметр, позволяющий описывать последовательность динамических состояний. Эмиль Мейерсон[246] предпринял попытку представить историю современной науки как постепенную реализацию того, что он считал основной категорией человеческого разума: сведения различного и изменяющегося к тождественному и неизмененному. Время подлежало полному исключению.

Ближе к нашему времени выразителем той же тенденции в формулировке физики без ссоотнесения с необратимостью на фундаментальном уровне стал Эйнштейн.

Историческая сцена разыгралась 6 апреля 1922 г.[247] в Париже на заседании Философского общества (Societe de Philosophie), на котором Анри Бергсон в полемике с Эйнштейном пытался отстаивать множественность сосуществующих «живых» времен. Ответ Эйнштейна был бесповоротен: он категорически отверг «время философов». Живой опыт не может спасти то, что отрицается наукой.

Реакция Эйнштейна в какой-то мере была обоснованна. Бергсон явно не понимал теорию относительности Эйнштейна. Но отношение Эйнштейна к Бергсону не было свободно от предубеждения: dureé (длительность), бергсоновское «живое» время относится к числу фундаментальных, неотъемлемых свойств становления, необратимости, которую Эйнштейн был склонен принимать лишь на феноменологическом уровне. Мы уже упоминали о беседах Эйнштейна с Карнапом (см. гл. 7). Для Эйнштейна различия между прошлым, настоящим и будущим лежали за пределами физики.

В этой связи большой интерес представляет переписка между Эйнштейном и одним из ближайших друзей его молодости в цюрихский период Микеланджело (Мишелем) Бессо[248]. Инженер по профессии и естествоиспытатель по призванию, Бессо в последние годы жизни все больше интересовался философией, литературой и проблемами, затрагивающими самую суть человеческого бытия. В своих письмах к Эйнштейну он непрестанно задавал одни и те же вопросы. Что такое необратимость? Как она связана с законами физики? И Эйнштейн неизменно отвечал Бессо с терпением, которое он выказывал только к своему ближайшему другу: необратимость есть лишь иллюзия, обусловленная «неверными» начальными условиями. Диалог двух друзей продолжался многие годы до кончины Бессо, который был старше Эйнштейна на восемь лет и умер за несколько месяцев до смерти Эйнштейна. В последнем письме к сестре и сыну Бессо Эйнштейн писал: «Своим прощанием с этим удивительным миром он [Мишель] ...несколько опередил меня. Но это ничего не значит. Для нас, убежденных физиков, различие между прошлым, настоящим и будущим — не более чем иллюзия, хотя и весьма навязчивая». В эйнштейновском стремлении постичь фундаментальные законы физики познаваемое отождествлялось с незыблемым.

Почему Эйнштейн столь упорно противился введению необратимости в физику? Об этом можно лишь догадываться. Эйнштейн был очень одиноким человеком. У него было мало друзей, мало сотрудников, мало студентов. Он жил в мрачную эпоху: две мировые войны, разгул антисемитизма. Неудивительно, что для Эйнштейна наука стала своего рода средством преодоления бурлящего потока времени. Сколь разителен контраст между установкой на «безвременную» науку и научными трудами самого Эйнштейна! Его мир полон наблюдателей-ученых, которые находятся в различных системах отсчета, движущихся относительно друг друга, или на различных звездах, отличающихся своими гравитационными полями. Все эти наблюдатели обмениваются информацией, передаваемой с помощью сигналов по всей Вселенной. Эйнштейна интересовал лишь объективный смысл этой коммуникации. Однако не будет преувеличением сказать, что Эйнштейн, по-видимому, был весьма близок к признанию тесной взаимосвязи между передачей сигналов и необратимостью. Коммуникация заложена в самой основе наиболее обратимого из процессов, доступных человеческому разуму, — прогрессивного роста знания.

3. Энтропийный барьер

В гл. 9 мы описали второе начало как принцип отбора: каждому начальному условию соответствует некоторая «информация». Допустимыми считаются все начальные условия, для которых эта информация конечна. Но для обращения времени необходима бесконечная информация; мы не можем создавать ситуации, которые переносили бы нас в прошлое! Чтобы предотвратить путешествия в прошлое, мы возвели энтропийный барьер.

Нельзя не отметить интересную аналогию между энтропийным барьером и представлением о скорости света как о максимальной скорости передачи сигналов. Существование предельной скорости распространения сигналов — один из основных постулатов теории относительности Эйнштейна (см. гл. 7). Такой барьер необходим для придания смысла причинности. Предположим, что мы покинули бы Землю на фантастическом космическом корабле, способном развивать сверхсветовую скорость. Тогда мы смогли бы обгонять световые сигналы и тем самым переноситься в свое собственное прошлое. Энтропийный барьер также необходим для того, чтобы придать смысл передаче сигналов. Мы уже упоминали о том, что необратимость и передача сигналов тесно связаны между собой. Норберт Винер убедительно показал, к каким ужасным последствиям привело бы существование двух направлений времени. Следующий отрывок из знаменитой «Кибернетики» Винера заслуживает того, чтобы привести его:

«Очень интересный мысленный опыт — вообразить разумное существо, время которого течет в обратном направлении по отношению к нашему времени. Для такого существа никакая связь с нами не была бы возможна. Сигнал, который оно послало бы нам, дошел бы к нам в логическом потоке следствий — с его точки зрения — и причин — с нашей точки зрения. Эти причины уже содержались в нашем опыте и служили бы естественным объяснением его сигналов без предположения о том, что разумное существо послало сигнал. Если бы оно нарисовало нам квадрат, остатки квадрата представились бы предвестником последнего и квадрат казался бы любопытной кристаллизацией этих остатков, всегда вполне объяснимой. Его значение казалось бы столь же случайным, как те лица, которые представляются при созерцании гор и утесов. Рисование квадрата показалось бы катастрофической гибелью квадрата — внезапной, но объяснимой естественными законами. У этого существа были бы такие же представления о нас. Мы можем, сообщаться только с мирами, имеющими такое же направление времени»[249].

Именно энтропийный барьер гарантирует единственность направления времени, невозможность изменить ход времени с одного направления на противоположное.

На страницах нашей книги мы неоднократно обращали внимание на важность доказательства несуществования. Эйнштейн первым осознал важность такого рода доказательства, положив в основу понятия относительной одновременности невозможность передачи информации со скоростью, большей, чем скорость света. Вся теория относительности строится вокруг исключения «ненаблюдаемых» одновременностей. Эйнштейн усматривал в этом шаге аналогию с запретом вечного двигателя в термодинамике. Однако некоторые современники Эйнштейна, например Гейзенберг, указывали на важное различие между несуществованием вечного двигателя и невозможностью передачи сигналов со сверхсветовыми скоростями. В термодинамике речь идет об утверждении, что некоторая ситуация не встречается в природе; в теории относительности утверждается невозможность некоторого наблюдения, т. е. своего рода диалога, коммуникации между природой и тем, кто ее описывает. Воздвигнув квантовую механику на основе запрета всего, что квантовый принцип неопределенности определяет как ненаблюдаемое, Гейзенберг считал себя следующим примеру Эйнштейна, несмотря на скептицизм, с которым Эйнштейн встретил квантовую механику.

До тех пор пока мы считали, что второе начало выражает лишь практическую невероятность того или иного процесса, оно не представляло теоретического интереса. У нас всегда оставалась надежда, что, достаточно поднаторев в технике, нам все же удастся преодолеть запрет, налагаемый вторым началом. Но, как мы видели, этим надеждам не суждено было сбыться. Корень всех «бед» — в отборе допустимых состояний. Лишь после того, как возможные состояния отобраны, вступает в силу вероятностная интерпретация Больцмана. Именно Больцман впервые установил, что возрастание энтропии соответствует возрастанию вероятности, беспорядка. Но интерпретация Больцмана основывается на предпосылке, что энтропия есть принцип отбора, нарушающий временную симметрию. Любая вероятностная интерпретация становится возможной лишь после того, как временная симметрия нарушена.

Несмотря на то что мы многое почерпнули из больцмановской интерпретации энтропии, наша интерпретация второго начала зиждется на совсем другой основе, поскольку мы имеем последовательность

Только объединение динамики и термодинамики с помощью введения нового принципа отбора придает второму началу фундаментальное значение эволюционной парадигмы естественных наук. Этот пункт настолько важен, что мы остановимся на нем подробнее.

4. Эволюционная парадигма

Мир динамики, классической или квантовой, — мир обратимый. В гл. 8 мы уже отмечали, что в таком мире эволюция невозможна; «информация», представимая в динамических структурных единицах, остается постоянной. Тем большее значение имеет открывающаяся теперь возможность установить эволюционную парадигму в физике, причем не только на макроскопическом, но и на всех уровнях описания. Разумеется, для этого необходимы особые условия: мы видели, что сложность системы должна превышать определенный порог. Впрочем, необычайная важность необратимых процессов свидетельствует о том, что большинство рассматриваемых нами систем удовлетворяет этому требованию. Примечательно, что восприятие ориентированного времени возрастает по мере того, как повышается уровень биологической организации и достигает, по-видимому, кульминационной точки в человеческом сознании.

Насколько велика общность этой эволюционной парадигмы? Она охватывает изолированные системы, эволюционирующие к хаосу, и открытые системы, эволюционирующие ко все более высоким формам сложности. Неудивительно, что метафора энтропии соблазнила авторов некоторых работ по социальным и экономическим проблемам. Ясно, что, применяя естественнонаучные понятия к социологии или экономике, необходимо соблюдать осторожность. Люди — не динамические объекты, и переход к термодинамике недопустимо формулировать как принцип отбора, подкрепляемый динамикой. На человеческом уровне необратимость обретает более глубокий смысл, который для нас неотделим от смысла нашего существования. С этой точки зрения важно отметить, что во внутреннем ощущении необратимости мы не усматриваем более субъективное впечатление, отчуждающее нас от внешнего мира, а видим в нем своего рода отличительный признак нашего участия в мире, находящемся во власти эволюционной парадигмы.

Космологические проблемы известны своей необычайной трудностью. Мы до сих пор не знаем, какую роль играла гравитация на ранних этапах развития Вселенной. Возможна ли формулировка второго начала, включающая в себя гравитацию, или между термодинамикой и гравитацией существует своего рода диалектический баланс? Необратимость заведомо не могла бы появиться внезапно в мире с обратимым временем. Происхождение необратимости — проблема космологическая, и для решения ее необходимо проанализировать развитие Вселенной на ранних стадиях. Мы ставим перед собой более скромную задачу. Что означает необратимость сегодня? Как она связана с положением, которое мы занимаем в описываемом нами мире?

5. Актеры и зрители

Отрицание физикой становления породило глубокий раскол внутри самого естествознания и привело к отчуждению его от философии. То, что первоначально было рискованной ставкой в духе господствовавшей аристотелевской традиции, со временем превратилось в догматическое утверждение, направленное против тех (химиков, биологов, медиков), для кого в природе существовало качественное многообразие. В конце XIX в. этот конфликт, протекавший внутри естествознания, был перенесен на отношение между естествознанием и остальной культурой, в особенности между естествознанием и философией. В гл. 3 мы рассказали об этом аспекте истории западноевропейской мысли с ее непрестанной борьбой за новое единство знания. «Живое» время, Lebenswelt (жизненный мир) представителей феноменологии, противостоящий объективному времени физики, возможно, отвечали потребности возведения защитных сооружений, способных противостоять вторжению точного естествознания.

Мы убеждены в том, что ныне эпоха безапелляционных утверждений и взаимоисключающих позиций миновала. Физики не обладают более привилегией на экстерриториальность любого рода. Как ученые, они принадлежат своей культуре и в свою очередь вносят немалый вклад в ее развитие. Мы достигли ситуации, близкой к той, которая была давно осознана в социологии. Еще Мерло-Понти подчеркивал необходимость не упускать из виду то, что он называл «истиной в длиной ситуации»:

«До тех пор пока мой идеал — абсолютный наблюдатель, знание, безотносительное к какой бы то ни было точке зрения, моя ситуация является лишь источником ошибок. Но стоит лишь мне осознать, что через нее я связан со всеми действиями и всем знанием, имеющими смысл для меня, и что она постепенно наполняется всем могущим иметь смысл для меня, и мой контакт с социальным в ограниченности моего бытия открывается мне как исходный пункт всякой, в том числе и научной, истины, а поскольку мы, находясь внутри истины и не имея возможности выбраться из нее наружу, имеем некоторое представление об истине, все, что я могу сделать, — это определить истину в рамках данной ситуации»[250].

Именно этой концепции знания, объективного и деятельного, мы придерживались в нашей книге.

В своих «Темах»[251] Мерло-Понти утверждал также, что «философские» открытия естествознания, концептуальные преобразования его основ нередко происходят в результате негативных открытий, служащих толчком к пересмотру сложившихся взглядов и отправным пунктом для перехода к противоположной точке зрения. Доказательства невозможности, или несуществования (будь то в теории относительности, квантовой механике или термодинамике), показали, что природу невозможно описывать «извне», с позиций зрителя. Описание природы — живой диалог, коммуникация, и она подчинена ограничениям, свидетельствующим о том, что мы — макроскопические существа, погруженные в реальный физический мир.

Ситуацию, какой она представляется нам сегодня, можно условно изобразить в виде следующей диаграммы:

[243] Mills G. Hamlet's Castle.—Austin: University of Texas Press, 1976.

[244] Tagore R. The Nature of Reality. Modern Review (Calcutta), 1931, vol. XLIX, p. 42—43. [Русский перевод: Природа реальности. Беседа с Рабиндранатом Тагором. — В кн.: Эйнштейн А. Собрание научных трудов. Т. 4.—М.: Наука, 1967, с. 130—132.]

[245] Kothari D. S. Some Thoughts on Truth.—New Delhi: Anniversary Adress, Indian National Science Academy, Bahadur Shah Zafar Marg, 1975, p. 5.

[246] Meyerson E. Identity and Reality. — N. Y.: Dover Publications, 1962.

[247] Bergson H. Melanges. — Paris: PUF, 1972, p. 1340—1346.

[248] Corespondence, Albert Einstein — Michel Besso, 1903—1955. Paris: Herman, 1972. [Частичный русский перевод: Переписка А. Эйнштейна и M. Бессо.—В кн.: Эйнштейновский сборник, 1975—1976.— M.: Наука, 1978. с. 5—42; Эйнштейновский сборник, 1977.—M.: Наука, 1980, с. 5—72.]

[249] Wiener N. Cybernetics. — Cambridge, Mass.: MIT Press; N. Y.: John Wiley & Sons, 1961. [Русский перевод: Винер H. Кибернетика или связь в животном и машине. Изд. 2-е.—M.: Наука, 1983, с. 87—88.]

[250] Merleau-Ponty M. Le philosophic et la sociologie. — In: Eloge de la Philosophie. Collection Idees.—Paris: Gallimard, 1960, p. 136—137.

[251] Merleau-Ponty M. Resumes de Cours 1952—1960.—Paris: Gallimard, 1968, p. 119.