Судьба цивилизации. Путь Разума
Шрифт:
3. Истина, случайность и неопределенность
Приняв постулат системности и тот факт, что человек - лишь составляющая той же самой системы, которую называют Универсумом, мы утверждаемся в понимании того, что каков бы ни был уровень развития науки, человеку всегда будет доступна лишь ограниченная информация об окружающем. Мы гораздо большего не будем знать по сравнению с тем, что мы знаем. Говорить об абсолютном знании, об абсолютной истине мы не имеем никаких оснований. Так же, как и об “Абсолютном Наблюдателе”, которому она только и может быть доступна. В рамках научного знания нам нет необходимости принимать эти абсолюты даже в качестве гипотез, ибо, не подкрепив какими-либо эмпирическими обобщениями, мы не имеем права их использовать в качестве оснований для принятия тех или иных решений в нашей практической деятельности.
Говорить о существовании тех или иных явлений мы можем лишь тогда, когда они наблюдаемы или являются логическими следствиями эмпирических обобщений. При этом становится бессмысленным вопрос: “А как есть на самом деле?” Мы имеем право говорить лишь о том, что мы способны наблюдать в доступной нам области Универсума.Вопрос: а как на самом деле?– плохо согласуется с традиционным мышлением. Тем не менее тезис о том, что каждый элемент системы из числа тех, которые обладают сознанием, способен получать информацию о системе лишь в тех пределах, которые определяются его положением в системе и уровнем его эволюционного развития, является одним из важнейших положений современного рационализма.Такой подход исключает возможность представления о том, что постепенно наблюдателю становится все более и более доступной абсолютная истина. Наблюдение и изучение Универсума происходит изнутри системы наблюдателем, который сам принадлежит системе. Нам доступно лишь то, что сделалось доступным в процессе эволюционного развития. Те возможности, которые сформировались у человека в процессе постепенного приобретения, неотделимы от эволюционирующей системы. И нам неизвестно - принципиально неизвестно -где все же проходит граница доступного для человеческого сознания!Не только сегодня, но и в будущем. Мы принципиально не можем ответить на вопрос о том, сколь далеко пойдет развитие того элемента Универсума, который мы называем “homo sapiens”, сколь далеко он продвинется в познании свойств системы, к которой он принадлежит. А тем более предсказать детали ее развития. Эта плохо очерчиваемая область познания будет, конечно, расширяться, но до каких пределов и существует ли этот предел, - неизвестно!Я широко использую термин Вернадского “эмпирическое обобщение”. В его сути - субъективная интерпретация существующего, т.е. интерпретация познаваемого, доступного наблюдению. Обо всем остальном в рамках научного знания мы просто не имеем права говорить как о чем-то существующем.Альберту Эйнштейну принадлежит знаменитая фраза: “Как много мы знаем и как мало мы понимаем”– почти по Сократу. Знание и понимание - вовсе не одно и то же. Одни и те же факты могут иметь, как уже говорилось, различные интерпретации. Значит, может быть “множество пониманий”. Взаимоотношения знания и понимания мне представляются неким наложением различных ракурсов рассмотрения явлений. Каждый из них несет определенную информацию, свою тень истины, если угодно, а совокупность интерпретаций воспроизводит в сознании человека некую голограмму, которую мы и отождествляем со словом “понимание” (не абсолютной истины, а того, что мы интуитивно с ней связываем). Заметим, что в этот процесс неизбежно включается и малопонятное явление, именуемое интуицией. Множественность интерпретаций, а следовательно и множественность пониманий, приводит к тому, что исследователь и объект исследования оказываются связанными нерасторжимыми узами. Это одна из тех причин, которые делают современный рационализм столь отличным от рационализма классического.Сказанное, тем не менее, вовсе не исключает использование субъект-объектного описания из арсенала исследователя. Хотя при этом можно привести примеры не только из квантовой механики (когда разделение на субъект и объект принципиально невозможно), субъект-объектное описание остается весьма эффективным средством приближенного анализа! (Как и любой редукционизм.)Часто рационализм путают с реализмом, тоже дающим интерпретацию окружающей действительности. Такое отождествление не всегда правомочно. Взаимоотношения реализма и рационализма значительно более сложные. Примеры тому - проблемы стохастики и неопределенности.Я думаю, что примером реализма является знаменитое выражение Эйнштейна: “Бог не играет в кости!” Такая интерпретация реальности очень глубоко проникла в сознание ученых. Я думаю, что и сегодня, как и в прошлом веке, понятия “детерминизм” и “причинность” остаются в сознании большинства физиков и естественников синонимами: не может быть события, которому не предшествует другое, причем вполне определенное! Хотя, возможно, и неизвестное.Может быть, представления реализма (классического рационализма) следует излагать, используя несколько иную фразеологию: все процессы, протекающие во Вселенной, следуют некоторой программе, заложенной однажды в некий суперкомпьютер, и эта программа постепенно разворачивается перед глазами наблюдателя. Такая интерпретация не лишена определенного смысла: она может служить языком, переводящим традиционный рационализм на современный язык, который необходимо должен оперировать со случайностями и неопределенностями, поскольку, согласно принципу Бора, они существуют - они наблюдаемы и их можно измерить! Для того, чтобы использовать такой переходный язык, нам достаточно предположить, что в том суперкомпьютере, где заложена программа развития “Универсум”, был изначально заложен вирус с датчиком случайных чисел.Функционирование нашего мира мне представляется столь сложным, а его процессы столь малоизученными, что сама попытка ограничить описание законов мироздания использованием только языка чистого детерминизма представляется просто наивной. Так же, как и принцип причинности, который описывается на этом же языке. Я не собираюсь спорить с Эйнштейном. И я не знаю, как Бог проводит свое свободное время. Описание законов функционирования Универсума требует использования всех языков, которыми обладает наука, в том числе и языка теории вероятностей.Все законы микромира носят статистический характер. Можем ли мы сомневаться в справедливости уравнения Шредингера и других соотношений квантовой механики, которые формулируются только на языке теории распределений и с удивительной точностью предсказывают течение ядерных реакций? Необходимость использования вероятностных соображений для описания законов физики является очевидным эмпирическим обобщением. На языке стохастики нам придется научиться формулировать и принцип причинности - это неизбежность. Эйнштейн это хорошо понимал и искал другие пути, но не нашел.Наше утверждение о том, что без использования языка теории стохастических процессов не могут быть сформулированы основные законы, управляющие миром, вовсе не означает, что мы достаточно отчетливо представляем себе природу стохастичности. Фиксируя ее присутствие, по-новому понимая смысл причинности, мы тем не менее почти ничего не можем сказать о ее истоках. Ведь причинность, в частности ее проявление в Природе, тоже следствие причинности: ведь она возникла не просто так!Существует несколько различных интерпретаций смысла стохастики и ее появления в Природе, расширяющих наше интуитивное понимание происходящего. Мне особенно импонирует та интерпретация появления стохастики в Природе, которую чаще всего связывают с именем американского математика Фейгенбаума. Он решал с помощью компьютера весьма тривиальную задачу отыскания точки пересечения наклонной прямой и вогнутой кривой. Для этого он использовал простейший метод последовательных приближений. Эффективность расчетов и результаты зависели от угла наклона прямой, пересекающей эту кривую.При некоторых значениях угла наклона прямой численная схема переставала сходиться и образовывала последовательность чисел, не отличимую от случайных. Опубликованный в хороших журналах, численный эксперимент Фейгенбаума произвел большое впечатление на математиков и породил обширную литературу. Экспериментально обнаруженный факт показался многим совершенно удивительным: вполне детерминированный алгоритм порождал некий случайный хаос! Этот результат сопоставили с тем свойством, которым обладает странный атрактор, когда траектории вполне детерминированного уравнения притягиваются внутрь некой зоны, где они ведут себя как траектории случайного процесса. Но наконец однажды вспомнили и о том, что еще в 50-х годах многим вычислителям приходилось выдумывать алгоритмы, воспроизводящие в вычислительной машине ряды случайных чисел. И с этой работой вычислители прекрасно справлялись, не задумываясь о том непонятном, с чем они имели дело!Таким образом, оказывается, что вполне детерминированные процессы способны порождать процессы, обладающие всеми свойствами процессов вероятностной природы. И это обстоятельство является уже эмпирическим обобщением. Оно имеет очень глубокий, в том числе и философский смысл и может, как мне кажется, быть способным расширить наше представление о сущности самого фундаментального понятия любого научного знания - принципа причинности.Таким образом, случайность и неопределенность могут лежать в самой основе природы вещей. И тут невольно возникает подозрение о том, что случайность и неопределенность могут быть “по существу”. Такая гипотеза ничему не противоречит. Наблюдаемая детерминированность появляется в результате некоторого акта усреднения, когда мы переходим от микроописания к макроописанию. Разве не говорит об этом принцип неопределенности Гейзенберга, который не позволяет - принципиально не позволяет - с достаточной точностью фиксировать и положение частицы, и ее импульс? Изучая же поведение некоторого множества частиц, мы этот принцип можем игнорировать!Заметим еще, что неопределенность и стохастичность суть та реальность, которую мы фиксируем в экспериментах, и они пронизывают все мироздание, достигая и человека. Вспомним, например, что интенсивность мутагенеза зависит от температуры. А температура - это, в конечном счете, уровень хаоса, порожденного энергией случайного блуждания молекул! Представить детерминированным такое движение мы тоже не можем, даже в принципе! Всем этим и объясняется, как я думаю, вероятностный характер наследственности и невозможность ее описания на чисто детерминированном уровне.Ну а человек с его непредсказуемыми эмоциями, невероятным разнообразием вариантов поведения в одних и тех же условиях? Разве это не проявление одного и того же начала - стохастичности и неопределенности, свойственных Природе?Во всяком случае, современный рационализм не может игнорировать вероятностный характер многих процессов, протекающих в окружающем нас мире, и присутствие в них многих неопределенных факторов. Необходимо понять и принять новое расширение принципа причинности и дать ему соответствующее определение, которое не должно противоречить эмпирическому знанию. Закон причинности отражает наше представление о существовании зависимости настоящего от прошлого. И не более!Принцип причинности с использованием стохастики еще только предстоит сформулировать. Сейчас нам следует набраться мужества для того, чтобы отказаться от того тривиального представления о причинности, когда нам кажется, что одни и те же причины, действующие на объект, необходимо должны порождать одни и те же следствия. Так происходит часто в нашей повседневной жизни, но далеко не всегда. Нас этому непрерывно учит то, что мы называем РЕАЛЬНОСТЬЮ.И последнее. Картина мира может быть изложена только на языке макромира. Но есть еще микромир и супермир, и они взаимодействуют между собой. Как их описать на языке макромира, который только и доступен сознанию человека? Это еще один “проклятый” вопрос. Подобные вопросы всегда будут мучить человека, которому придется смириться с их существованием. Надо научиться жить, не имея на них достаточно полного ответа. Вернее, иметь ответы, позволяющие жить. Вот это и пытается делать современный рационализм.Я не хотел бы, чтобы последняя фраза заставила читателя видеть во мне сухого прагматика.
4. Механизмы сборки
5. Второй закон термодинамики. Проблемы баланса энергии и эволюция
6. Ещё некоторые интерпретации. И аналогии в живом веществе
Законы сохранения (или симметрии, как их иногда называют), частным случаем которых являются законы классической механики Ньютона, сохранения энергии, массы и т.д., являются “принципами отбора”. Они отбирают среди виртуальных (возможных) движений те, которые реализуются, т.е. существуют в том понимании этого термина, о котором я уже говорил. К числу таких фундаментальных принципов отбора относится и второй закон термодинамики. Очень важно зафиксировать, что этот закон не является следствием законов сохранения. Это новое самостоятельное правило отбора, отличающее реальный ход событий от мыслимо возможных. Он не может быть доказан, т.е. сведен логической процедурой к другим изначальным принципам отбора.
Его самостоятельность, независимость вывода от законов сохранения, т.е. законов взаимодействия и свойств элементов системы, является одной из важнейших особенностей нашего мира, имеющей множество разнообразнейших следствий.
Связь второго начала термодинамики и законов классической механики - одна из волнующих (и самых актуальных) проблем физики. Уже более полутора веков она привлекает внимание исследователей и философов. Правда, в связи с развитием ядерной физики и открытием множества элементарных частиц она, кажется, отошла на периферию научной мысли. Но факт, что одна из основополагающих проблем классической физики до сих пор остается непонятой: все время снова и снова появляются попытки ее теоретического осмысления или экспериментального выяснения ее связей с классической механикой, и прежде всего с законами Ньютона.
Одна из совсем недавних попыток принадлежит С.И. Яковленко, который провел машинную имитацию динамики соударяющихся частиц с целью проследить характер эволюции такой системы (см. Яковленко С.И. Об организующем и разрушающем стохастизирующем воздействии в Природе // Вопросы философии. 1992. N 2).
Результат эксперимента можно было предсказать заранее: состояние максимального хаоса (т.е. максимума энтропии) не рождается само по себе как следствие эволюции системы частиц, следующих классической механике. Поэтому наиболее интересным мне представляются другие результаты эксперимента С.И. Яковленко. Он считает, что достаточно ввести тем или иным способом некоторое стохастизирующее начало, чтобы в численном эксперименте получить картину, качественно отвечающую тому, что наблюдается в Природе. Последнее обстоятельство уже дает основание предположить, что возможна связь между стохастическим началом, присущим микромиру, и тем свойством системы, которое мы отождествляем с ростом энтропии, а следовательно, принадлежащим макромиру.
Гипотеза С.И. Яковленко - одна из возможных, объясняющих появление у системы свойств, невыводимых из свойств элементов. Следует иметь в виду, что могут быть и другие подходы для интерпретации этого феномена.
Мы далеко не всегда отдаем себе отчет в том, что второй закон термодинамики является типичным системным законом. Он имеет смысл лишь для больших совокупностей частиц. И уже поэтому он невыводим из законов механики - законов парных взаимодействий. Может быть, самого факта увеличения взаимодействующих частиц достаточно для появления нового качества их совокупности, подобно тому как, например, понятие плотности жидкости или поля скоростей потока газа имеет смысл лишь в том случае, когда число частиц газа весьма велико и длина свободного пробега молекул, составляющих этот поток, стремится к нулю.Все системные особенности начинают проявляться лишь на определенном уровне сложности систем. Может быть, сам процесс формирования системы можно рассматривать как своеобразный динамический процесс, а рост ее сложности интерпретировать как увеличение нагрузки? Если такая интерпретация имеет смысл, то можно ожидать и появления критического порога сложности и соответствующей точки бифуркации. В этом случае движение теряет устойчивость и движение частиц начинает все больше хаотизироваться и напоминать стохастический процесс, лишенный памяти. Однако и здесь не обойтись без вмешательства случайности, которая и служит причиной разрушения порядка. Это еще одна гипотеза, которая не противоречит нашему эмпирическому знанию.Я думаю, что нам предстоит отказаться от примитивной интерпретации редукционизма, и ныне царствующего в мире, и действительно предположить существование еще каких-то серьезных причин, побуждающих системы по мере их усложнения обретать качественно новые свойства. Такое предположение находит особо благоприятную почву, когда мы переходим к анализу эволюционных процессов, протекающих в живом веществе. Мы обнаруживаем не только прямое усложнение организации, но и возникновение в рамках системы качественно новых структур и новых законов взаимодействия.Так, например, способность мыслить - разумность в современном понимании этого слова - возникает лишь на определенном уровне сложности организации системы нейронов, которую мы называем мозгом, как результат своеобразной бифуркации. Этот факт почти очевиден, и его можно принять без особой натяжки.Обдумывая и сопоставляя все те многочисленные факты, которые показывают ограниченность метода редукции от сложного к простому, невольно оказываешься в сфере гипотез и предположений, имеющих под собой весьма шаткую основу. И тем не менее, как мне кажется, не следует избегать их обсуждения. Оно может оказаться весьма продуктивным. И не только для физикалиста, стремящегося не выходить за рамки принципа Оккама - “не употребляй сущностей без надобности”. Любой исследователь, даже если он не отдает себе в этом отчета, стремится создать некоторую системную конструкцию с логически связанными звеньями - теориями и гипотезами, совокупность которых я и называю картиной мира. Она помогает работать, выбирать и оправдывать направления исследований, с ней легче жить в науке и искать ответы на вопросы, непрерывно возникающие в практике. Но построить ее невозможно без предположений, основанных скорее на интуиции, чем на фактах. И такие замыкающие гипотезы играют в сознании исследователя в любой области знания, если он действительно исследователь, - важнейшую роль.7. Феномен жизни и первая фундаментальная бифуркация
Отбирая материал для методологического дополнения, я все время пытаюсь перебросить мост между естествознанием и гуманитарными науками, показать, что они могут излагаться на одном языке - это все составляющие одной системы знания, неразрывно связанные между собой. Более того, мне хотелось показать, что проблемы истории человека и его духовного мира нельзя оторвать от того, что происходит вокруг нас, от развития и Природы. Очень многие понимают эту связь, но рассматривают ее как одностороннюю: Природа влияет на человека, участвует в формировании цивилизации, но не наоборот. Но теперь цивилизация становится одним из важнейших геологообразующих факторов, поэтому происходящее в Природе зависит и от человека. Вот почему, говоря о развитии живого вещества на нашей планете, я буду стремиться использовать тот же язык динамических систем, который наиболее соответствует описанию происходящего в Природе. Это особенно удобно для описания процессов информационной природы, которые наиболее ярко показывают общую направленность мировой эволюции и объясняют в некотором смысле предопределенность появления интеллекта и общественных форм развития живого вещества, коль скоро оно уже возникло.
Сама Земля и все, что на ней происходило вчера и будет происходить завтра, суть частные проявления единого процесса самоорганизации материи, подчиняющейся единой системе законов, действующих в Универсуме. Эти законы тоже, вероятно, изменяются во времени (во всяком случае, такая гипотеза естественна), но характерные значения времени их изменения лежат за пределами доступных нам знаний и измерений. Это заставляет нас считать их неизменными.
Все развитие нашего мира выглядит сложным переплетением разнообразных противоположных начал и противоречивых тенденций на фоне непрерывного действия случайных причин, разрушающих одни стабильные структуры и создающих предпосылки для появления новых. Несмотря на огромные достижения науки послевоенных лет, она, как и во времена Вернадского, беспомощна поднять завесу над основной земной тайной - тайной ЖИЗНИ. Появление ЖИЗНИ на нашей планете, возникновение буфера между космосом и неживым, или, по терминологии Вернадского, косным веществом Земли, как и много лет тому назад, остается уделом гипотез, которые до сих пор не подкреплены надежным эмпирическим материалом. Мы знаем только то, что около четырех миллиардов лет тому назад на Земле появилась качественно новая форма организации материи, которая обладает рядом удивительных свойств. И главное из них - усваивать энергию Солнца с помощью фотосинтеза, снова производить живое вещество из косного вещества планеты.
Удивительно и то, что жизнь на нашей планете вспыхнула практически мгновенно, практически одновременно с появлением Земли как космического тела. Во всяком случае через миллиард лет после того, как Земля сформировалась в качестве небесного тела, на ее поверхности уже существовала развитая биосфера - сфера функционирования живого вещества. Это были прокариоты, которые, используя углекислый газ, производили кислород - для них смертельно ядовитое вещество! К этому времени возникли не просто очаги жизни, а биосфера как целостная система. Она, конечно, была совсем иной, чем мы ее представляем сегодня. Но это была уже настоящая сфера жизни, и мы видим остатки ее былой и весьма интенсивной жизнедеятельности.
Поделиться с друзьями: