1. Сущность детерменизма
2. Философские категории детерменизма
3. Концепция синергетики
Обусловлено ли существование и развитие мира? События имеют случайную природу или вызываются некоторыми причинами?
Для детерминизма характерно представление о том, что любое явление можно проанализировать через действие некоторых причин, приведших к его возникновению. Любое явление, событие или факт имеют свою причину и могут выступать причиной другого события, факта или явления.
Причина – генетическая связь между явлениями, при которой одно явление, называемое причиной, при наличии определенных условий с необходимостью порождает, вызывает к жизни другое явление.
В философии существовало несколько точек зрения на этот счет:
А) Тот, кто заявляет, что необходимости не существует (индетерминизм), утверждает тем самым, что все случайно. Говорящий «необходимости не существует» должен был бы признать возможность того, что камень, на который он присел отдохнуть, хотя помалкивает, через минуту исполнит армию Ленского из «Евгения Онегина».
Б) Против отрицающих необходимость выступают те, кто отрицает случайность (детерминизм). Наука, говорят последние, доказывает, что все совершается по законам природы, то есть с необходимостью. Каждое отдельное событие наступает неотвратимо, ибо оно предопределено законом, ибо вообще все предопределено. Но современная наука утверждает, что нет абсолютной точности движения земных тел. Каждое движение Земли вокруг своей оси отличается от предыдущего, ибо точки, через которые проходит эта ось, непрестанно меняются. Так 450 млн. лет назад Южный полюс Земли находился в Сахаре.
Признав, что каждое событие роковым образом предопределено и ничто не может помешать его наступлению, когда «пробьет его час», мы приходим к фатализму (лат. fatalis – роковой).
Именно так рассудил лермонтовский Вулич, когда приставил ко лбу пистолет: «Если предопределено, что я умру в эту минуту, то это произойдет независимо от того, выстрелю я или нет; если же предопределено, что нынче я должен остаться в живых, то останусь жив независимо от того, спущу курок или не спущу».
В) Существует 3 точка зрения – золотая середина.
Мелкие, незначительные события, говорят ее теоретики – это случайности; крупные значительные события необходимы, неотвратимы. Любое событие относится либо к первой, либо ко второй категории. С этой точки зрения, случайные события не подчиняются законам – чудеса. Необходимые же события роковым образом предопределены – это позиция страдает недостатками и первой, и второй позиции.
Авторитетным считался взгляд диалектики. Как в рамках нее понимались обусловленность явлений?
Пример: если у стенки сосуда с водой бросить крупицу растворимого вещества, то вначале концентрация раствора у этой стенки будет самой высокой, в ближайших к ней частях она будет ниже, в остальных же частях кувшина вещества не будет вовсе. Но через некоторое время это вещество равномерно распределится по всему сосуду. Таков закон, необходимость. Как он реализуется? Каждая молекула растворенного вещества непрестанно получает токи от молекул воды. Этих токов в сторону областей с большей концентрацией примерно столько же, сколько в сторону областей с меньшей концентрацией, так как молекулы воды находятся в беспорядочном движении. Каждая молекула раствора с равной вероятностью может двигаться в любом направлении. Но в областях с более высокой концентрацией раствора таких молекул больше, чем в областях с низкой концентрацией, поэтому из первых во вторые будет двигаться больше молекул, чем в обратном направлении. Так будет продолжаться до тех пор, пока концентрация раствора во всех частях сосуда не станет одинаковой. Движение молекул необходимо, но оно и случайно.
Закон не предопределяет, какая именно возможность реализуется. Он определяет лишь общее направление развития. Закон, допуская для отдельных событий множество возможностей, ставит им пределы, определяет границу между возможным и невозможным (отклонения всегда происходят в пределах, определенных законом).
Диалектика постулирует принцип причинности, то есть такого объяснения взаимоотношений между событиями и явлениями, когда причина порождает следствие, а следствие всегда имеет свою причину. Главным признаком причинной взаимосвязи выступает порождающий характер причины по отношению к наступающему следствию, ее необходимый характер и то, что причинно-следственные отношения реализуются в определенной пространственной и временной непрерывности.
«Детерминизм» шире понятия причинности, поскольку сюда включаются и непричинные типы обусловливания, в которых наблюдается взаимосвязь, взаимозависимость, взаимообусловленность между ними, но отсутствует непосредственное отношение генетической производительности и временной асимметрии. Примеры: «функциональная связь» (сознание – есть функция высокоорганизованной материи); «связь состояний» (болезнь – плохое настроение), «вероятностная детерминация».
В некоторых случаях отношения детерминации принимают повторяемый и упорядоченный характер, что придает им характер определенных закономерностей (отпущенный камень падает на землю). Закономерность является характеристикой причинного типа детерминации, когда все явления и события в мире объясняются через реальные, объективные взаимосвязи и отношения между ними.
Закономерность – проявление взаимосвязанного и упорядоченного характера во взаимодействии предметов, явлений, событий в мире; выявление законов этого взаимодействия как существенной, повторяющейся, необходимой и устойчивой связи между ними.
Философские категории, с которыми работает концепция детерминизма
Категории необходимости и случайности характеризуют противоречивость детерминационных отношений в мире. С диалектических позиций случайность и необходимость взаимосвязаны и представляют собой две стороны одного процесса развития. Любой процесс развития, выступая как необходимый, то есть подчиняющийся законам, реально осуществляется через массу случайных отклонений. Необходимость означает, что обусловленное законами событие обязательно наступит, а случайность определяет время и форму проявления событий, отражая фактор неоднозначности развития, выступающего как спектр возможностей и вариантов реализации закономерностей.
Возможность и действительность – эти диалектические категории помогают осмыслить направление развития.
Действительность – это все то, что нас окружает, то, что уже существует, «наличное бытие объекта» (Гегель).
Возможность – это потенциальное бытие, нереализованное бытие, некоторая тенденция развития, которая может реализоваться, а может и не реализоваться.
Возможность и действительность взаимосвязаны. С одной стороны, действительность содержит в себе самые разнообразные возможности развития того или иного процесса, его потенциальное будущее. С другой стороны, сама действительность есть результат реализации одной из возможностей.
Количественная оценка осуществления случайных событий связана с категорией вероятности как своеобразной меры возможности.
Свобода и необходимость. На основании этих категорий рассматривается проблема детерминации человеческой деятельности в рамках взаимоотношений «человек – мир».
Существует два рода концепций:
- отрицающие свободу человека, предполагая, что все наши поступки обусловлены какими-то причинами. Даже если человек думает, что поступает свободно, всегда можно показать зависимость этой свободы от других людей, обстоятельств и различных факторов (Спиноза, Декарт).
- постулирующие наличие свободной воли человека (представители религиозной философии + философия жизни (в основе – воля) + экзистенциализм (в основе – разум)).
В 1986 году сэр Джеймс Лайтхил, ставший позже президентом Международного союза чистой и прикладной математики, сделал удивительное заявление: он извинился от имени своих коллег за то, «что в течение трех веков образованная публика вводилась в заблуждение апологией детерминизма, основанного на системе Ньютона, тогда как можно считать доказанным, что этот детерминизм является ошибочной позицией».
В отличие от Ньютона, который считал, что зная начальные данные можно проследить траекторию объекта беспредельно в будущее и прошлое.
Когда физики ориентировались в своих теориях на роковую предопределенность каждого факта соответствием законам, им приходилось прекращать некоторые исследования. Технические системы, сконструированные в уверенности, что поведение каждого элемента системы однозначно предопределено, хорошо работают лишь в тех случаях, когда сложность системы не превышает некоторого предела.
Но если, исходя из такой уверенности, создается очень сложная система, которая должна работать в тысячу раз точнее самых точных станков, то достаточно отклониться от нормы какому-то отдельному ее элементу, как авария становится неизбежной. Чем сложнее система, тем менее она надежна (в 1962 году стартовавшую из США к Венере ракету стоимостью в 18 млн. долларов пришлось взорвать на лету из-за того, что в программе ее ЭВМ был пропущен один знак препинания). Поэтому теперь сложные системы проектируют с учетом того, что их отдельные элементы могут отклоняться от нормы в своем поведении, или даже вовсе выходить из строя. Такой учет повышает надежность сложных систем.
Основатель кибернетики Винер (1894-1964) так выразил взгляд современного естествознания на необходимость и случайность: «мир представляет собой лишь организм, закрепленный не настолько жестко, чтобы незначительное изменение в какой-либо его части сразу же лишало его присущих ему особенностей, и не настолько свободный, чтобы всякое событие могло произойти столь же легко и просто, как и любое другое… это мир Процесса, а не окончательного мертвого равновесия… и это вовсе не такой мир, в котором все события заранее предопределены…».
Синергетика о самоорганизации материи и необратимости развития
Синергетика (от греч. – содействие, сотрудничество) – новая дисциплина, основоположниками которой считаются профессор Штутгардского университета Герман Хакен и профессор брюссельского университета Илья Пригожин.
Синергетика занимается закономерностями явлений самоорганизации, которые распространяются на все материальные системы. Хакен: принципы самоорганизации, изучаемые этой наукой распространяются от морфогенеза в биологии, некоторых аспектов функционирования мозга до крыла самолета, от молекулярной физики до космических масштабов эволюции звезд, от мышечного сокращения до вспучивания конструкций («Синергетика», М., 1980. – с. 16).
Итак, почему возникла необходимость разработки новой теории развития?
1. Теория диалектики, как и теория эволюции не объясняют, как в противоположностях возникает «примирение», без которого невозможно развитие?
2. Внимание ученых было приковано в основном к «простым» - «стабильным» системам, а процессы самоорганизации в сложных системах не учитывались (система маятника + система мышления).
Так, до 60-х годов ХХ века предполагалось, что есть 2 класса процессов:
- процессы, которые описываются динамическими системами, где будущее однозначно определяется прошлым. Относительно них, как предполагалось, действует полная предсказуемость.
- процессы, где будущее не зависит от прошлого, их развитие, в результате, может быть не связано с исходной позицией.
В 70-е годы ХХ века осознали наличие третьего класса процессов:
- они формально описываются динамическими системами, но поведение их может быть предсказано только на небольшой промежуток времени.
В свое время один из создателей современной химии Вант-Грофф говорил: я убрал из своих трудов все то, что трудно наблюдать и то, что происходит достаточно редко.
Возможности, которые дают нам сегодня информационные технологии, позволяют обратиться к анализу и прогнозу редких катастрофических событий = появляется «концепция риска».
Швеция приняла решение отказаться от атомной энергетики как слишком опасной технологии. В то же время во Франции, где более 70% электроэнергии производится на АЭС, правительство приняло решение о форсировании развития этой отрасли как важнейший способ сохранения окружающей среды.
Пригожин говорит о том, что физиков прошлого интересовал обычный маятник, а современных физиков интересует маятник, перевернутый с ног на голову.
Если взять устойчивый маятник и раскачать его, то дальнейший ход событий можно предсказать однозначно: груз вернется к состоянию с минимумом колебаний, то невозможно предсказать, упадет он вправо или влево… называет нормальный мятник – детерминистическим объектом, а перевернутый с ног на голову – недетерминистическим объектом. Верхнее (неустойчивое) положение маятника практически никогда не находилось в фокусе внимания исследователей, и это не смотря на то, что со времени первых работ по механике движение маятника изучалось с особой тщательностью… понятие нестабильности было, в некоем смысле, идеологически запрещено.
Все дело в том, что в детерминистском мире природа поддается полному контролю со стороны человека, представляя собой инертный объект его желаний. Если же природе, в качестве сущностной характеристики, присуща нестабильность, то человек просто обязан более осторожно и деликатно относиться к окружающему его миру.
Итак, науку до последнего времени интересовали только законы природы (стабильно повторяющиеся механизмы регуляции систем), а теперь на первый план выходят исключения из правил. В ряде случаев можно говорить о некоторых универсальных сценариях катастроф.
Концепция синергетики
Хакен и Пригожин делают акцент на процессуальности материальных систем. Все процессы, протекающие в разных материальных системах могут быть подразделены на 2 типа:
- процессы, протекающие в замкнутых системах, ведущие к установлению равновесного состояния, которое при определенных условиях стремится к максимальной степени неупорядоченности или хаоса (второй закон термодинамики, фиксирующий направленность природных процессов в сторону увеличения энтропии).
- процессы, проистекающие в открытых системах, в которых при определенных условиях из хаоса могут самопроизвольно возникать упорядоченные структуры, для которых свойственно стремление к самоорганизации.
Пример подобной самоорганизации системы: если из семьи муравьев расселить по разным муравейникам «тружеников» и «лентяев», то они автоматически опять делятся на тружеников и лентяев.
Основными характеристиками первого типа процессов являются равновесность и линейность, второго типа – неравновесность и нелинейность (нестабильность). Природные явления принципиально неравновесны и нелинейны. Они-то и попадают в поле зрения синергетики.
Известный физик Френкель сформулировал основное отличие между живой и неживой природой следующим образом:
Нормальное состояние всякой мертвой системы есть состояние устойчивого равновесия, в то время, как нормальное состояние всякой живой системы есть состояние неустойчивого равновесия, в поддержании которого и заключается жизнь.
Мозг животных и человека находится на границе неустойчивого, критического состояния. На границе устойчивости и неустойчивости в мозгу спонтанно возникают когерентные пространственно-временные структуры, которые способны быстро и гибко переключать один тип поведения на другой. Формируя тем самым адаптацию организма к изменяющимся внешним условиям, то есть стабилизируя неустойчивое состояние живого организма.
Постулирование универсальности неравновесных и нелинейных процессов позволяет синергетике претендовать на статус общеметодологической дисциплины.
Новаторство синергетики состоит в том, что она акцентирует внимание на открытых системах, на неупорядоченности, неустойчивости, неравновесности, не линейных отношениях.
Современная наука, по мнению Пригожина, должна рассматривать все мироздание как существенно беспорядочную среду, в которой выкристаллизовывается порядок.
Новейшие исследования показали, что на каждый миллиард тепловых фотонов, пребывающих в беспорядке, приходится по крайней мере одна элементарная частица, способная стимулировать в данном множестве фотонов переход к упорядоченной структуре (Порядок из хаоса). Порядок и беспорядок сосуществуют как два аспекта одного целого.
Признают неустойчивость и нестабильность в качестве фундаментальных характеристик мироздания. Физическим обеспечением неустойчивости выступает всегда присутствующий на микроуровне хаос.
Диссипативная система (или диссипативная структура) - это открытая система, которая оперирует вдали от термодинамического равновесия.
Пока система находится в состоянии термодинамического равновесия, ее элементы ведут себя независимо друг от друга, как бы в состоянии гипнотического сна. В силу такой независимости такие элементы не способны к образованию упорядоченных структур. Но если эта система под воздействием энергетически взаимодействий с окружающей средой приходит в неравновесное состояние, ситуация меняется. Элементы «просыпаются от сна» и начинают действовать согласованно, между ними возникает взаимодействие. После такого пробуждения система становится чувствительной ко всякого рода флюктуациям – малым возмущениям, отклонениям и воздействиям.
Удивительное дело: непрерывная однородная среда самоорганизуется, распадается на дискретные структуры и при этом обнаруживает механизмы самоорганизации, останавливающие разрушительное действие диффузных процессов. Возникшие структуры развиваются в режиме с обострением. Это означает, что за конечное время параметр, характеризующий состояние системы – температура – должен достигнуть бесконечной величины. Однако в реальном мире подобное произойти не может, и объясняется это тем, что вблизи точки обострения структура теряет устойчивость и в действие опять вступают малые флюктуации, теперь способствующие распаду структуры.
В равновесии материя слепа, а вне равновесия прозревает. Лишь в неравновесной системе могут иметь место уникальные события и флюктуации, способствующие этим событиям, а также происходит расширение масштабов системы, повышение ее чувствительности к внешнему миру, возникает историческая перспектива, то есть возможность появления других, возможно более совершенных форм организации.
Неравновесность ведет не только к возникновению порядка и беспорядка, но также открывает возможность для возникновения уникальных событий, ибо спектр возможных способов существования объектов в этом случае значительно расширяется (в сравнении с образом равновесного мира).
Синергетика говорит о внутренних тенденциях, присущих тому или иному фрагменту реальности, о наличии некоторого внутреннего измерения вещей. Объект является не пассивным, инертным материалом, а обладает, если угодно, собственной «свободой».
Точки бифуркации – точки смены пространственно-временной организации объекта. В отличие от классической термодинамики, где имелся лишь один конечный пункт эволюционирования – термодинамическое равновесие, здесь возможно множество путей развития. Но опять же: не какое угодно их число, а строго определенное.
Находясь в точке бифуркции у системы возникает веер возможностей (равноправных), и незначительная флуктуация подталкивает систему к скачкообразному переходу в другую структуру.
В точке бифуркации решающую роль играют малые возмущения.
= равноправность флуктуаций, непредсказуемость последствий их воздействия.
Малые возмущения и флуктуации на микроуровне влияют на макромасштабное поведение объекта.
+ возникает новая категория явлений, именуемых аттракторами.
Аттрактор - конечное состояние или ход эволюции диссипативной системы. Во всех случаях, каково бы ни было первоначальное приготовление системы, её эволюция может быть описана траекторией, ведущей из точки, которая представляет начальное состояние, к аттрактору . Таким образом, конечная точка – аттрактор – представляет собой финальное состояние всех траекторий. Идеальные формы реально возможных образований, к которым может функционировать объект.
В странном аттракторе система движется от одной очки к другой детерминированным образом, но траектория движения в конце концов настолько запутывается, что предсказать движение системы в целом невозможно – это смесь стабильности и нестабильности. Открытие неравновесных структур сопровождалось революцией в изучении траекторий. Оказалось, что траектории многих систем нестабильны, то есть мы можем делать достоверные предсказания лишь на коротких временных интервалах. В отличие от Ньютона, который считал, что зная начальные данные можно проследить траекторию объекта беспредельно в будущее и прошлое. Особенно удивительно, что окружающая нас среда, климат, экология, наша нервная система могут быть поняты только в свете описанных представлений.
Странный аттрактор – это именно область в фазовом пространстве, а не все пространство в целом. Область, внутри которой по ограниченному спектру состояний блуждает с определенной вероятностью реальное состояние системы. Поскольку область ограничена = наличие элементов детерминизма.
Наше знание – всего лишь небольшое оконце в универсум и из-за нестабильности мира нам следует отказаться от мечты об исчерпывающем знании. Заглядывая в оконце, мы можем, конечно, экстраполировать имеющиеся знания за границы нашего видения и строить догадки по поводу того, каким должен быть механизм, управляющий динамикой универсума. Однако нам не следует забывать, что будущее… остается принципиально непредсказуемым.
Каждая из крупнейших катастроф ХХ века («Титаник», «Чернобыль», «Челленджер») связаны с «неблагоприятным стечением многих маловероятных, случайных обстоятельств», как часто пишут в актах государственных комиссий. При знакомстве с бедствиями не оставляет чувство что нам просто очень не повезло.
Что же выступает причиной данного невезения – случайность.
Очень часто при прогнозировании тех или иных процессов, выбирается основная тенденция развития, а различные отклонения не учитываются. Но именно эти малые отклонения (флуктуации) и составляют статистику катастроф: дефолты, землетрясения, наводнения, инциденты с хранением ядерного оружия, утечки конфиденциальной информации.
Пример: мы бросаем песчинку на груду песка. В результате: а) ничего не меняется, б) обрушивается лавина песка.
Статистика наводнений, землетрясений, прогноза погоды, экономического развития и прочее весьма сходны с данным эффектом: опасность находится на грани между детерминированным и вероятностным поведением системы – на кромке хаоса.
В существовании многих открытых неравновесных систем, с которыми мы имеем дело в жизни ест места, называемые областями джокеров, в которых случайность (малая) или определенный элемент, не играющий никакой роли в другой ситуации, может оказаться решающим и не только повлиять на судьбу системы, но и скачком перевести ее в другую точку фазового пространства (точка бифуркации). Эффект бабочки
В 1966 году Рэй Бредбери опубликовал рассказ «И грянул гром», в котором фактически сформулировал идею динамического хаоса. В этом рассказе один из организаторов предвыборной компании после победы своего кандидата отправляется в путешествие во времени (из 2055 года за шестьдесят миллионов лет до н.э.). Фирма, организующая подобные поездки, предлагает сафари во времени – охоту на динозавров, которым в ближайшее время суждено умереть. Чтобы не нарушить сложную ткань причинно-следственных связей и не изменить будущее, следует двигаться по специальным навесным тропам. Герой, испытывая ужас от огромного ящера, панически бежит в джунгли, и случайно наступает на золотистую бабочку. Возвратившись в будущее, охотники видят, что состав атмосферы изменился, как и правила правописания и итоги проведенных выборов. Едва заметное изменение в прошлом вызвало такие катастрофические трансформации будущего.
Один из выдающихся историков ХХ века Арнольд Тойнби написал небольшую работу, некую «историческую ересь», как он потом ее назвал в своих воспоминаниях: «Если бы Филипп и Артаксеркс уцелели». Известно, что Александр Македонский пришел к власти в результате заговора против своего отца – царя Филиппа – устроенного матерью Александра. История, полагает Тойнбы, сложилась бы иначе, если бы не было Македонского и его оппонента – царя Артаксеркса. = Рима не было бы не было бы европейских империй, существовали бы города-государства, основное население Европы было бы сосредоточено на юге и пр.
По мнению ряда ученых, возникновение синергетики возможно знаменует начало новой научной революции, поскольку она не просто вводит новую систему понятий, но меняет стратегию научного познания, полагая в центре внимания не закономерности, а случайности, способствует выработке принципиально новой научной картины мира и ведет к новой интерпретации многих фундаментальных принципов естествознания.
Этот подход позволяет решить вопрос, который мучил основателей термодинамики: почему вопреки действию закона возрастания энтропии, который характеризует естественное стремление материальных систем к состоянию теплового равновесия и беспорядку, окружающий нас мир демонстрирует высокую степень организации порядка.
Синергетика на настоящий момент является наиболее общей теорией самоорганизации. На ее основе рассматривается не только мир живой материи и культурный слой: политика, экономика, образование, государство и прочее.
Принимая в науке идею нестабильности, мы достигаем тем самым и более широкого понимания существа самой науки. Мы начинаем понимать, что западная наука, в том виде, как она до недавних пор существовала, обусловлена культурным контекстом 17 века – периода зарождения современного естествознания, и что эта наука ограничена.
