Заключение с земли на небо: новые чары природы
Идеи, которым мы уделили в книге достаточно много внимания, — идеи о нестабильности флуктуаций — начинают проникать в социальные науки. Ныне мы знаем, что человеческое общество представляет собой необычайно сложную систему, способную претерпевать огромное число бифуркаций, что подтверждается множеством культур, сложившихся на протяжении сравнительно короткого периода в истории человечества. Мы знаем, что столь сложные системы обладают высокой чувствительностью по отношению к флуктуациям. Это вселяет в нас одновременно и надежду, и тревогу: надежду на то, что даже малые флуктуации могут усиливаться и изменять всю их структуру (это означает, в частности, что индивидуальная активность вовсе не обречена на бессмысленность); тревогу — потому, что наш мир, по-видимому, навсегда лишился гарантий стабильных, непреходящих законов. Мы живем в опасном и неопределенном мире, внушающем не чувство слепой уверенности, а лишь то же чувство умеренной надежды, которое некоторые талмудические тексты приписывают богу Книги Бытия.
В любой попытке сблизить области опыта, относящиеся к духовной и физической сторонам нашей натуры, время занимает ключевую позицию
А. С. Эддингтон
Открытая наука
Наука, несомненно, подразумевает активное воздействие на природу, но вместе с тем она является попыткой понять природу, глубже проникнуть в вопросы, которые задавало не одно поколение людей. Один из этих вопросов звучит как лейтмотив (почти как наваждение), на страницах этой книги, как, впрочем, и в истории естествознания и философии. Речь идет об отношении бытия и становления, неизменности и изменения.
В начале нашей книги мы упоминали о вопросах, над которыми размышляли еще философы-досократики. Не накладывается ли изменение, порождающее все вещи и обрекающее их на гибель, извне на некую инертную материю? Не является ли изменение результатом внутренней независимой активности материи? Необходима ли внешняя побуждающая сила или становление внутренне присуще материи? Естествознание XVII в. встало в оппозицию к биологической модели спонтанной и автономной организации живых существ. Но тогда же естествознанию пришлось столкнуться с другой фундаментальной альтернативой. Является ли природа внутренне случайной? Не является ли упорядоченное поведение лишь преходящим результатом случайных столкновений атомов и их неустойчивых соединении?
Одним из главных источников неотразимой привлекательности современной науки было ощущение, что она открывала вечные законы, таившиеся в глубине нескончаемых преобразований природы, и тем навсегда изгнала время и становление. Открытие порядка в природе рождало чувство интеллектуальной уверенности. Вот что пишет об этом французский социолог Леви-Брюль:
«У нас существует постоянное ощущение интеллектуальной уверенности, столь прочной, что, кажется, нечто не в состоянии ее поколебать. Ибо даже если предположить, что мы внезапно наткнулись на какое-нибудь совершенно таинственное явление, причины которого совершенно ускользают от нас, то мы все же совершенно убеждены в том, что наше неведение является временным, что такие причины у данного явления существуют, что раньше или позже они будут вскрыты. Таким образом, природа, среди которой мы живем, является для нас, так сказать, уже заранее «интеллектуализированной», умопостигаемой: она вся — порядок и разум, как и тот ум, который ее мыслит и среди которой он движется. Наша повседневная деятельность вплоть до самых незначительных своих деталей предполагает полную и спокойную веру в неизменность законов природы»[2].
Ныне наша уверенность «в рациональности» природы оказалась поколебленной отчасти в результате бурного роста естествознания в наше время. Как было отмечено в «Предисловии», наше видение природы претерпело коренные изменения. Ныне мы учитываем такие аспекты изменения, как множественность, зависимость от времени и сложность. Некоторые из сдвигов, происшедших в наших взглядах на мир, описаны в этой книге.
Мы искали общие, всеобъемлющие схемы, которые допускали бы описание на языке вечных законов, но обнаружили время, события, частицы, претерпевающие различные превращения. Занимаясь поиском симметрии, мы с удивлением обнаружили на всех уровнях — от элементарных частиц до биологии и экологии — процессы, сопровождающиеся нарушением симметрии. Мы описали в нашей книге столкновение между динамикой с присущей ей симметрией во времени и термодинамикой, для которой характерна односторонняя направленность времени.
На наших глазах возникает новое единство: необратимость есть источник порядка на всех уровнях. Необратимость есть тот механизм, который создает порядок из хаоса. Как могли столь радикальные изменения в наших взглядах на природу произойти за сравнительно короткое время — на протяжении последних десятилетий? Мы убеждены, что столь быстрая и глубокая перестройка наших взглядов на мир свидетельствует о значительной роли, отводимой в нашем восприятии природы построениям нашего разума. Эту мысль великолепно выразил Нильс Бор в беседе с Вернером Гейзенбергом во время экскурсии в замок Кронберг:
«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»3.
Вопрос о природе реальности был центральным в увлекательном диалоге между Эйнштейном и Тагором4. 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»5.
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 Мейерсон6 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.7 в Париже на заседании Философского общества (Societe de Philosophiе), 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: duree (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) Бессо8. 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.
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»9.
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
- второе начало как принцип отбора, приводящий к нарушению симметрии
- вероятностная интерпретация
- необратимость как усиление беспорядка
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.
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?
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»10.
Именно этой концепции знания, объективного и деятельного, мы придерживались в нашей книге.
В своих «Темах»[11] 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:
| |||
| диссипативные структуры | |||
|
Мы начинаем с наблюдателя, измеряющего координаты и импульсы и исследующего, как они изменяются во времени. В ходе своих измерений он совершает открытие: узнает о существовании неустойчивых систем и других явлений, связанных с внутренней случайностью и внутренней необратимостью, о которых мы говорили в гл. 9. Но от внутренней необратимости и энтропии мы переходим к диссипативным структурам в сильно неравновесных системах, что позволяет нам понять ориентированную во времени деятельность наблюдателя.
Не существует научной деятельности, которая не была бы ориентированной во времени. Подготовка эксперимента требует проведения различия между «до» и «после». Распознать обратимое движение мы можем только потому, что нам известно о необратимости. Из нашей диаграммы видно, что, описав полный круг, мы вернулись в исходную точку и теперь видим себя как неотъемлемую часть того мира, который мы описываем.
Наша схема не априорна — она выводима из некоторой логической структуры. Разумеется, в том, что в природе реально существуют диссипативные структуры, нет никакой логической необходимости. Однако непреложный «космологический факт» состоит в следующем: для того чтобы макроскопический мир был миром обитаемым, в котором живут «наблюдатели», т. е. живым миром, Вселенная должна находиться в сильно неравновесном состоянии. Таким образом, наша схема соответствует не логической или эпистемологической истине, а относится к нашему состоянию макроскопических существ в сильно неравновесном мире. Наша схема обладает еще одной существенной отличительной особенностью: она не предполагает никакого фундаментального способа описания. Каждый уровень описания следует из какого-то уровня и в свою очередь влечет за собой другой уровень описания. Нам необходимо множество уровней описания, ни один из которых не изолирован от других, не претендует на превосходство над другими.
Мы уже отмечали, что необратимость — явление отнюдь не универсальное. Эксперименты в условиях термодинамического равновесия мы можем производить лишь в ограниченных областях пространства. Кроме того, значимость временных масштабов варьируется в зависимости от объекта. Камень подвержен изменениям на отрезке времени масштаба геологической эволюции. Человеческие сообщества, особенно в наше время, имеют свои, существенно более короткие временные масштабы. Мы уже упоминали о том, что необратимость начинается тогда, когда сложность эволюционирующей системы превосходит некий порог. Примечательно, что с увеличением динамической сложности (от камня к человеческому обществу) роль стрелы времени, эволюционных ритмов возрастает. Молекулярная биология показала, что внутри клетки все живет отнюдь не однообразно. Одни процессы достигают равновесия, другие, регулируемые ферментами, протекают в сильно неравновесных условиях. Аналогичным образом стрела времени играет в окружающем нас мире самые различные роли. С этой точки зрения (с учетом ориентации во времени всякой активности) человек занимает в мире совершенно исключительное положение. Особенно важным, как уже говорилось в гл. 9, мы считаем то, что необратимость, или стрела времени, влечет за собой случайность. «Время — это конструкция». Значение этого вывода, к которому независимо пришел Валери12, выходит за рамки собственно естествознания.
Вихрь в бурлящей природе
В нашем обществе с его широким спектром «познавательных технологий» науке отводится особое место. Наука — это поэтическое вопрошание природы в том смысле, что поэт выступает одновременно и как созидатель, активно вмешивающийся в природу и исследующий ее. Современная наука научилась с уважением относиться к изучаемой ею природе. Из диалога с природой, начатого классической наукой, рассматривавшей природу как некий автомат, родился совершенно другой взгляд на исследование природы, в контексте которого активное вопрошание природы есть неотъемлемая часть ее внутренней активности.
В начале «Заключения» мы уже говорили о том, что существовавшее некогда ощущение интеллектуальной уверенности было поколеблено. Ныне мы располагаем всем необходимым для того, чтобы спокойно обсудить, как соотносятся между собой наука (естествознание) и философия. Мы уже упоминали о конфликте между Эйнштейном и Бергсоном. В некоторых сугубо физических вопросах Бергсон, несомненно, заблуждался, но его задача как философа состояла в том, чтобы попытаться выявить в физике те аспекты времени, которым, по его мнению, физики пренебрегали.
Анализ следствий и согласованности фундаментальных понятий, являющихся одновременно физическими и философскими, несомненно, сопряжен с определенным риском, но диалог между естествознанием и философией может оказаться весьма плодотворным. В этом нетрудно убедиться даже при беглом знакомстве с идеями Лейбница, Пирса, Уайтхеда и Лукреция.
Лейбниц ввел необычное понятие «монад» — не сообщающихся с внешним миром и между собой физических сущностей, «не имеющих окон, через которые что-нибудь может попасть в них или выйти из них наружу». От взглядов Лейбница нередко просто отмахивались как от безумных. Но, как мы видели в гл. 2, существование преобразования, допускающего описание с помощью некоторых невзаимодействующих элементов, — свойство, присущее всем интегрируемым системам. Эти невзаимодействующие элементы при движении переносят свое собственное начальное состояние, но в то же время, подобно монадам, сосуществуют со всеми другими элементами в «предустановленной» гармонии: в таком представлении состояние каждого элемента, хотя оно полностью самоопределено, до мельчайших деталей отражает состояние всей системы.
С этой точки зрения все интегрируемые системы можно рассматривать как «монадные» системы. В свою очередь монадология Лейбница допускает перевод на язык динамики: Вселенная есть интегрируемая система13. Таким образом, монадология является наиболее последовательным описанием Вселенной, из которого исключено всякое становление. Обращаясь к попыткам Лейбница понять активность материи, мы сможем лучше ощутить глубину пропасти, отделяющей наше время от XVII в. Естествознание еще не располагало тогда необходимыми средствами. На основе чисто механической модели мира Лейбниц не мог построить теорию, объясняющую активность материи. Тем не менее некоторые из его идей, например тезис о том, что субстанция есть активность или что Вселенная есть взаимосвязанное целое, сохранили свое значение и в наше время обрели новую форму.
К сожалению, мы не можем уделить достаточно места трудам Чарлза С. Пирса. Приведем лишь один весьма примечательный отрывок:
«Вы все слышали о диссипации энергии. Обнаружено, что при любых трансформациях энергии часть ее превращается в тепло, а тепло всегда стремится выровнять температуру. Под воздействием собственных необходимых законов энергия мира иссякает, мир движется к своей смерти, когда повсюду перестанут действовать силы, а тепло и температура распределяется равномерно…
Но хотя ни одна сила не может противостоять этой тенденции, случайность может и будет препятствовать ей. Сила в конечном счете диссипативна, случайность в конечном счете копцентративна. Диссипация энергии по непреложным законам природы в силу тех же законов сопровождается обстоятельствами, все более и более благоприятными для случайной концентрации энергии. Неизбежно наступит такой момент, когда две тенденции уравновесят друг друга. Именно в таком состоянии, несомненно, находится ныне весь мир»[14].
Как и монадология Лейбница, метафизика Пирса была сочтена еще одним примером того, насколько филocoфия оторвана от реальности. Ныне же идеи Пирса предстают в ином свете — как пионерский шаг к пониманию плюрализма, таящегося в физических законах.
Философия Уайтхеда переносит нас на другой конец спектра. Для Уайтхеда бытие неотделимо от становления. В своем труде «Процесс и реальность» он утверждал: «Выяснение смысла высказывания «все течет» снова есть одна из главных задач метафизики»15. В наше время и физика, и метафизика фактически совместно приходят к концепции мира, в которой процесс становления является первичной составляющей физического бытия и (в отличие от монад Лейбница) существующие элементы могут взаимодействовать и, следовательно, рождаться и уничтожаться.
Упорядоченный мир классической физики или учение о параллельных изменениях в монадологии Лейбница напоминают столь же параллельное, упорядоченное и вечное падение атомов Лукреция в бесконечно протяженном пространстве. Мы уже упоминали о клинамене и неустойчивости ламинарных течений. Но можно пойти и дальше. Как отметил Серр16, у Лукреция бесконечное падение служит моделью, на которой зиждется наша концепция естественного происхождения возмущения, служащего толчком к рождению вещей. Если бы вертикальное падение не было «беспричинно» возмущаемо клинаменом (в результате чего равномерно падавшие атомы начинают сталкиваться и образовывать скопления), не возникла бы природа. Все, что воспроизводилось бы, было лишь многократным повторением связи между эквивалентными причинами и следствиями, подчиняющимися законам рока (foedera fati).
Denique si semper motus conectitur omnis
et uetere exoritur [semper] novus ordine certo
nec declinando faciunt primordia motus
principium quoddam qiod fati foedera rumpat,
ex infinito ne causam causa sequatur,
libera per terras unde haec animantibus exstat..? [17]
Лукреций, можно сказать, «изобрел» клинамен в том же смысле, в каком «изобретаются» археологические объекты: прежде чем начинать раскопки, необходимо «угадать», что развалины древнего сооружения находятся в данном месте. Если бы существовали одни лишь обратимые траектории, то откуда бы взялись необратимые процессы, производимые нами и служащие в природе источником нашего опыта субъективного переживания? Там, где утрачивают определенность траектории, где перестают действовать foedera fati, управляющие упорядоченным и монотонным миром детерминистического изменения, начинается природа. Там начинается и новая наука, описывающая рождение, размножение и гибель естественных объектов. «На смену физике падения, повторения строгой причинной связи пришла созидающая наука об изменении и сопутствующих ему условиях»18. На смену законам рока — foedera fati — пришли законы природы — foedera naturae, — означавшие, как подчеркивал Серр, и законы природы, т. е. локальные, особые, исторические зависимости, и союз, как некоторую форму контакта с природой.
Так в физике Лукреция мы снова обнаруживаем открытую нами в современном знании связь между актами выбора, лежащими в основе физического описания, и философской, этической или религиозной концепцией положения, занимаемого человеком в природе. Физике универсальных зависимостей и взаимосвязей противопоставляется другая наука, которая уже не стремится искоренить возмущение или случайность во имя закона и неукоснительного подчинения предустановленному порядку. Классическая наука от Архимеда до Клаузиуса противостояла науке о хаотических и бифуркационных изменениях.
«Именно в этом греческая мудрость достигает одной из своих величайших вершин. Там, где человек пребывает в окружающем мире и сам выходит из этого мира, находится среди окружающей его материи и сам сотворен из нее, он перестает быть чужестранцем и становится другом, членом семьи, равным среди равных. Он заключает пакт с вещами. Наоборот, многие другие науки основаны на нарушении этого пакта. Человек чужд миру, рассвету, небу, вещам. Он ненавидит их и сражается с ними. Все окружающее для человека — опасный враг, с которым нужно вести борьбу не на жизнь, а на смерть и которого во что бы то ни стало необходимо покорить… Эпикур и Лукреций жили в умиротворенной Вселенной, где наука о вещах совпадала с наукой о человеке. Я — возмущение, вихрь в бурлящей природе» [19].
За пределами тавтологии
Мир классической науки был миром, в котором могли происходить только события, выводимые из мгновенного состояния системы. Любопытно отметить, что эта концепция, которую мы проследили до Галилея и Ньютона, уже в их время не была новой. В действительности ее можно отождествить с аристотелевским представлением о божественном и неизменном небе. По мнению Аристотеля, точное математическое описание применимо только к небесному миру. Во «Введении» к нашей книге мы посетовали на то, что наука развеяла волшебные чары, окутывавшие окружающий нас мир. Но развеянием чар мы, как ни парадоксально, обязаны прославлению земного мира, взявшего на себя тем самым часть высокой миссии чистого разума, который Аристотель относил к возвышенному и совершенному небесному миру. Классическая наука отрицала становление и многообразие природы, бывшие, по Аристотелю, атрибутами низменного подлунного мира. Классическая наука как бы низвела небо на землю. Но не это входило в намерения отцов современной науки. Подвергнув сомнению утверждение Аристотеля о том, что математика кончается там, где начинается природа, они усматривали свою задачу не в поиске незыблемого, скрывающегося за изменяемым, а в расширении изменчивой, преходящей и тленной природы до границ мира. В своем «Диалоге о двух главнейших системах мира» Галилей высказывает удивление по поводу тех, кто склонен думать, что мир стал бы благороднее оттого, что после потопа осталось бы только море льда или если бы земля обладала твердостью яшмы, с трудом поддающейся резцу. Пусть те, кто думает, будто Земля станет прекраснее оттого, что превратится в хрустальный шар, сами обратятся в алмазные статуи под взглядом Медузы Горгоны!
Выяснилось, однако, что объекты, выбранные первыми физиками для проверки применимости количественного описания, — идеальный маятник с его консервативным движением, простые машины, орбиты планет и т.д., — соответствуют единственному математическому описанию, воспроизводящему божественное совершенство и идеальность небесных тел Аристотеля.
Подобно богам Аристотеля, объекты классической динамики замкнуты в себе. Они ничего не узнают извне. Каждая точка системы в любой момент времени знает все, что ей необходимо знать, а именно распределение масс в пространстве и их скорости. Каждое состояние содержит всю истину о всех других состояниях, совместимых с наложенными на систему связями; каждое может быть использовано для предсказания других состояний, каково бы ни было их относительное расположение на оси времени. В этом смысле описание, предоставляемое наукой, тавтологично, так как и прошлое, и будущее содержится в настоящем.
Коренное изменение во взглядах современной науки, переход к темпоральности, к множественности, можно рассматривать как обращение того движения, которое низвело аристотелевское небо на землю. Ныне мы возносим землю на небо. Мы открываем первичность времени и изменения повсюду, начиная с уровня элементарных частиц и до космологических моделей.
И на макроскопическом, и на микроскопическом уровнях естественные науки отказались от такой концепции объективной реальности, из которой следовала необходимость отказа от новизны и многообразия во имя вечных и неизменных универсальных законов. Естественные науки избавились от слепой веры в рациональное как нечто замкнутое и отказались от идеала достижимости окончательного знания, казавшегося почти достигнутым. Ныне естественные науки открыты для всего неожиданного, которое больше не рассматривается как результат несовершенства знания или недостаточного контроля.
Эту открытость современного естествознания Серж Московиси удачно охарактеризовал как «кеплеровскую революцию», чтобы отличить ее от «коперниканской революции», которая сохранила идею абсолютной точки зрения. Во многих высказываниях различных авторов, приведенных во «Введении», естествознание связывалось с развенчанием «волшебных чар», окутывавших окружающий мир. Следующий отрывок из работы Московичи позволит читателю составить представление об изменениях, происходящих ныне в естественных науках:
«Наука оказалась вовлеченной в дерзкое это предприятие, наше предприятие, для того чтобы обновить все, к чему она прикасается, и согреть все, во что она проникает, — землю, на которой мы живем, и истины, наделяющие нас способностью жить. И каждый раз это не отзвук чьей-то кончины, не достигающий нашего слуха погребальный звон, а вечно звонкий голос возрождения и начала человечества и материальности, зафиксированных на какой-то миг и их эфемерной неизменности. Именно поэтому великие открытия совершаются не на смертном одре, как это было с Коперником, а достигаются в награду мечтам и страсти, как это было с Кеплером»20.
Созидающий ход времени
Часто говорят, что, не будь И. С. Баха, у нас не было бы «Страстей по Матфею», а теория относительности рано или поздно была бы создана и без Эйнштейна. Предполагается, что развитие науки детерминистично в отличие от непредсказуемого хода событий, присущего истории искусств. Оглядываясь назад на причудливую и подчас загадочную историю естествознания (в нашей книге мы пытались бегло обрисовать лишь ее основные вехи на протяжении трех последних столетий), нельзя не усомниться в правильности подобных утверждений. Имеются поистине удивительные примеры фактов, которые не принимались во внимание только потому, что культурный климат не был подготовлен к включению их в самосогласованную схему. Открытие химических часов восходит, по-видимому, к XIX в., но тогда химические часы противоречили идее монотонного перехода в равновесное состояние. Метеориты были выброшены из Венского музея потому, что в описании солнечной системы для них не нашлось места. Окружающая нас культурная среда играет активную роль в формировании тех вопросов, которые мы задаем, но, не вдаваясь в проблемы стиля и общественного признания, мы можем указать ряд вопросов, к которым возвращается каждое поколение.
Одним из таких вопросов, несомненно, является вопрос о времени. Здесь мы несколько расходимся с Томасом Куном, проанализировавшим формирование «нормальной» науки21. Научная деятельность наиболее полно отвечает взглядам Куна, если ее рассматривать в условиях современного университета, в стенах которого исследовательская работа сочетается с подготовкой будущих исследователей. Анализ Куна, если подходить к нему как к описанию науки в целом, позволяющему сделать выводы о том, каким должно быть знание, по существу, сводится к новой психосоциальной версии позитивистской концепции развития науки, концепции, которая делает акцент на тенденции к все возрастающей специализации и обособлению друг от друга различных областей и направлений, отождествляет «нормальное» научное поведение с поведением «серьезного», «молчаливого» исследователя, не желающего напрасно тратить время на «общие» вопросы относительно значимости проводимой им работы для науки в целом, а предпочитающего заниматься решением частных проблем, и исходит из независимости развития науки от культурных, экономических и социальных проблем.
Академическая структура, в рамках которой обретает существование описываемая Куном «нормальная наука», сформировалась в XIX в. Кун подчеркивает, что, повторяя в форме упражнений решения парадигматических задач предыдущих поколений, студенты изучают понятия, лежащие в основе предстоящей им исследовательской работы. Тем самым будущие исследователи постигают критерии, по которым задача может быть признана интересной, а решение приемлемым. Переход от студента к самостоятельному исследователю происходит постепенно. Ученый продолжает решать проблемы, используя аналогичные методы.
Описание «нормального» развития науки, предложенное Куном, даже если говорить о современности, к которой оно имеет самое непосредственное отношение, отражает лишь один специфический аспект научной деятельности. Важность этого аспекта варьируется в зависимости от индивидуальных исследователей и институциональной обстановки.
Трансформацию парадигмы Кун рассматривает как кризис: вместо того чтобы оставаться молчаливым, почти невидимым правилом, неизреченным каноном, парадигма ставится под сомнение. Вместо того чтобы работать в унисон, члены ученого сообщества начинают задавать «принципиальные» вопросы и сомневаться в законности применяемых ими методов. Группа, однородная по своей подготовке, начинает распадаться. Выявляются различия в точках зрения исследователей, культурном опыте и философских убеждениях, и эти различия зачастую оказываются решающими в открытии новой парадигмы. В свою очередь возникновение новой парадигмы способствует еще большему обострению дебатов. Соперничающие парадигмы подвергаются проверке, пока, наконец, ученый мир не определит победителя. С появлением нового поколения ученых тишина и единодушие восстанавливаются вновь. Создаются новые учебники, и опять все идет гладко, «без сучка и задоринки».
С этой точки зрения нельзя не признать, что движущей силой научной инновации оказывается весьма консервативное поведение научных сообществ, упорно применяющих к природе одни и те же методы, одни и те же понятия и всегда наталкивающихся на столь же упорное сопротивление со стороны природы. И когда природа окончательно отказывается отвечать на принятом языке, разражается кризис, сопровождающийся своего рода насилием, проистекающим из утраты уверенности. На этом этапе все интеллектуальные ресурсы сосредоточиваются на поиске нового языка. Таким образом, ученым приходится иметь дело с кризисами, обрушивающимися на них помимо их воли.
Размышляя над проблемами, затронутыми в нашей книге, мы подчеркиваем в качестве важных аспекты, существенно отличающиеся от тех, к которым применимо описание Куна. Мы подробно остановились на преемственности, не на «очевидной», а на скрытой преемственности проблем — тех трудных вопросах, которые отвергаются многими как незаконные или ложные, но продолжают приковывать к себе внимание одного поколения за другим (таковы, например, вопросы о динамике сложных систем, об отношении необратимого мира химии и биологии к обратимому описанию, предлагаемому классической физикой). То, что такие вопросы представляют интерес, вряд ли удивительно. Для нас проблема скорее состоит в том, чтобы понять, почему такие вопросы пребывали в забвении после работ Дидро, Шталя, Венеля и других мыслителей.
За последние сто лет разразилось несколько кризисов, весьма точно соответствующих описанию Куна, и ни один из них никогда не был целью сознательной деятельности ученых. Примером может служить хотя бы открытие нестабильности элементарных частиц или расширяющейся Вселенной. Но новейшая история науки характеризуется также рядом проблем, сознательно и четко поставленных учеными, сознававшими, что эти проблемы имеют как естественнонаучный, так и философский аспекты. Ученые отнюдь не обязательно должны вести себя подобно «гипнонам»!
Важно подчеркнуть, что описанную нами новую фазу развития науки — включение необратимости в физику — не следует рассматривать как своего рода «откровение», обладание которым ставит его владельца в особое положение, отдаляя его от культурного мира, в котором тот живет. Напротив, это развитие отражает и внутреннюю логику науки, и современную культурную и социальную обстановку.
В частности, можно ли считать случайным, что повторное открытие времени в физике происходит в период небывалого ускорения истории человечества? Ссылка на культурную обстановку, конечно, не может быть полным ответом, но игнорировать культурный фон также не представляется возможным. Мы не можем не учитывать сложные отношения между «внутренними» и «внешними» детерминантами производства научных понятий.
В предисловии к нашей книге мы подчеркнули, что название ее французского варианта (La nouvelle alliance) отражает происходящее в наше время сближение «двух культур». Возможно, слияние двух культур нигде не ощущается столь отчетливо, как в проблеме микроскопических оснований необратимости, рассмотренной нами в части III.
Как уже неоднократно упоминалось, и классическая, и квантовая механика основаны на произвольных начальных условиях и детерминистических законах (для траектории или волновых функций). В некотором смысле законы делают явным то, что уже присутствует в начальных условиях. Иная ситуация возникает с появлением необратимости: начальные условия возникают как результат предыдущей эволюции и при последующей эволюции преобразуются в состояния того же класса.
Мы подходим, таким образом, к центральной проблеме западной онтологии: проблеме отношения бытия ц становления. Краткий обзор этой проблемы приведен в гл. 3. Примечательно, что именно eй посвящены такие две значительные работы, как «Процесс и реальность» Уайтхеда и «Бытие и время» Хайдеггера. Оба автора поставили перед собой задачу выйти за рамки отождествления бытия с безвременностью, традиционного для «царского пути» западной философии со времен Платона и Аристотеля22.
Вполне очевидно, что бытие не может быть сведено ко времени, очевидно и то, что мы не можем говорить о бытии, лишенном каких бы то ни било временных «коннотаций». Направление, в котором происходит развитие микроскопической теории необратимости, наполняет новым содержанием умозрительные построения Уайтхеда и Хайдеггера.
Более подробное изложение этой проблемы увело бы нас слишком далеко в сторону от основной темы. Мы надеемся обсудить ее в другой работе. Следует заметить, однако, что начальные условия, воплощенные в состоянии системы, ассоциируются с бытием, а законы, управляющие темпоральным изменением системы, — со становлением.
Мы считаем, что бытие и становление должны рассматриваться не как противоположности, противоречащие друг другу, а как два соотнесенных аспекта реальности.
Состояние с нарушенной временной симметрией возникает из закона с нарушенной временной симметрией, распространяющего ее на состояние, принадлежащее той же категории, что и начальное.
В недавно опубликованной монографии (русский перевод: Пригожин И. От существующего к возникающему. М., 1985, с. 216) один из авторов высказал в заключение следующую мысль:
«Для большинства основателей классической науки (и даже для Эйнштейна) наука была попыткой выйти за рамки мира наблюдаемого, достичь вневременного мира высшей рациональности — мира Спинозы. Но быть может, существует более тонкая форма реальности, охватывающая законы и игры, время и вечность».
Именно в этом направлении и развивается микроскопическая теория необратимых процессов.