Жанр: Электронное издание
146_57
В КОНТЕКСТЕ ЭВОЛЮЦИОННОГО УЧЕНИЯ
К ИСТОРИИ ЭВОЛЮЦИОННОЙ ИДЕИ В ФИЗИКЕ
Ф. Гельхар
В более обширной работе автор изучил предысторию исследования
самоорганизации [см. (19)]. Главное внимание при этом было уделено
взаимосвязи физического и философского понимания самоорганизации. В
настоящей статье автор останавливается на некоторых эпизодах в
истории эволюционной идеи в физике, эпизодах, существенных для пони
мания генезиса концепций самоорганизации в этой науке.
В идеологической подготовке физического эволюционизма сыграла
свою роль пантеистическая и гилозоистическая натурфилософия
Дж. Бруно. В философии Бруно нашли отражение все 'главные выводы
учения Коперника: 1) преодоление астрономического центризма в целом;
2) мировоззренческий перелом как следствие нового взгляда на положение
Земли и человека во Вселенной (что в зависимости от точки зрения может
привести к появлению чувства потерянности и утраты корней, или же к
ощущению новой свободы и новому самосознанию человека), 3) осознание
единства неба и Земли с точки зрения законов природы. Из этого
единства неизбежно вытекает, в конце концов, 4) вопрос об изменчивости
и космических структур, которые в соответствии с картиной мира по
Аристотелю считались вечными, гармоничными и неизменными. По
следнее алечет постановку новой задачи - поиск механизмов образования
космических объектов. В течение нескольких столетий, вплоть до конца
XIX в., размышления о физических процессах образования структур
сосредоточиваются в основном на космогонии.
Сведение всего существующего к одной субстанции, к "единому",
обоснование монистического мировоззрения является "высшей желанной
целью", основным мотивом философии Бруно. Как ранее Николай Кузанский
и другие философы Возрождения, он борется против дуализма или
плюрализма; в особенности - против дуализма Бога и мира, который в том
или ином виде приводит к креационизму. Он солидаризуется с теми, кто
"враждебен многовластию и устал от него" [13, S. 171].
Дж. Бруно резко критикует Аристотеля, который хотя и устраняет в
своей концепции мироздания существование идей вне материального мира
(Платон), вводя их в материальный мир, однако оставляет их сущест
вующими в виде форм как самостоятельного начала. В соответствии с
этим материя представляет собой лишь пассивную, неоформленную, хотя
и пластичную субстанцию. В противовес этому Бруно утверждает: отно
шение формы к материи иное, нежели художника к материалу. Художник
воздействует на материал извне и придает ему облик. Напротив, самой
материи присуща активная формирующая деятельность; формы "обла
дают своей перманентной действительностью в лоне материи" [2, с. 181].
В противоположность материалу, которому придает форму художник,
"природа сама есть внутренний мастер". Отсюда вытекает и характер
созидания. "Ибо искусство производит формы из материи или путем
уменьшения, как в том случае, когда из камня делают статую, или же
путем прибавления, как в том случае, когда присоединяя камень к камню
и дерево к земле, строят дом. Природа же делает все из материи путем
выделения, рождения, истечения..." (Там же, с. 179].
Бруно не высказывал детальных предположений о механизмах
самосозидающей деятельности материи. Приведенные здесь примеры
служат иллюстрацией мысли о том, что материя дифференцируется из
себя самой. В другой месте он говорит о процессах сгущения "способной к
сокращению мировой субстанции" [14, S. 214]. Согласно Бруно, Земля
возникла из первичного огня (Там же, S. XXIVj. Для Бруно важна прежде
всего его принципиальная концепция о "самоструктурировании" материи:
материя содержит в себе все; за счет ее активной деятельности
развивается то, что в ней заложено в неявном виде (см. (2, с. 180)].
Откуда же возникает эта активность материи? Ее основой является
мировая душа - всеобщая форма, "внутренний художник" или формо
образующее начало вселенной (см. (Там же, с. 1 1 1)]. Реализацией мировой
души на микроскопическом уровне является монада - материальная час
тица, способная к самостоятельному движению за счет внутренних сил.
Монада отражает тем самым "внутренние свойства всей Вселенной" (цит.
по: (4, с. 275)]. Присущее природе свойство подчиняться законам, рас
сматриваемое как духовное начало, пронизывает, таким образом, всю
Вселенную. "Сколь бы незначительной и малейшей ни была бы вещь, она
имеет в себе части духовной субстанции" (2, с. 108]. Дух является,
несомненно, "истинной действительностью и истинной формой всех
вещей" ЕТам же, с. 111].
С помощью гилозоистского и пантеистического толкования способности
материи к образованию структур, с одной стороны, делается попытка
постижения всеобщей закономерности, внутренне присущей материи. С
другой стороны, однако, вновь становится очевидным, насколько трудно
представить себе творчество, созидание нового, или даже созидание более
сложных структур бЬз участия духа. В конечном итоге и у Бруно природа
и Вселенная ведут себя, как человек.
Признаки изменяемости космоса были обнаружены вскоре после выхода
книги Коперника "Об обращениях небесных тел". В 1572 г. окончилась
неудачей предпринятая Тихо Браге попытка определения дневного парал
лакса появившейся в этом году сверхновой звезды. Тем самым было
выяснено, что это явление должно иметь космическую природу. Опреде
ление Тихо Браге параллакса кометы Галлея, появившейся в 1577 г.,
показывает, что и она является надлунной. По поводу наблюдения новой
звезды в 1604 г. Кеплер говорит о том, что эту звезду можно рас
сматривать как результат проявления "способности природы к формасозид
ающему творчеству" [21, S. 20]. В 1596 г. впервые была открыта
звезда переменного блеска. В 161&-1611 гг. производились наблюдения
солнечных пятен. Галилей говорит о "похоронном звоне" по ложной
концепции "неизменности неба" [22, S. 86].
Не в последнюю очередь в разрушении представлений о неизменности
небесных тел сыграло роль то обстоятельство, что накопились сведения,
подтверждающие исторический характер развития планеты Земля. Так,
Леонардо да Винчи приходит к принципиально правильному объяснению
происхождения некоторых ископаемых останков. Позднее - в 1700 г. -
Э. Галлей разработал метод определения возраста Земли. Он же в 1718 г.
впервые обнаруживает собственное движение так называемых неподвиж
ных звезд.
Оказывается, что, по-видимому, изменчивость является универсальным
свойством всех объектов мира. Осознание этого являетсД решающей
предпосылкой борьбы за идею развития в науке нового времени. В начале
XVII в. усилия в этом направлении предпринял Р. Декарт. "В своей фи
зике Декарт наделил материю самостоятельной творческой силой* и
механическое движение рассматривал как проявление жизни материи", -
писал К. Маркс в работе "Святое семейство" [6, с. 140] об одной из сторон
философии Декарта. Декарт был первым мыслителем нового времени,
который принял всерьез идею развития и попытался объяснить форми
рование "системы мира". Согласно его представлениям, из хаотического
движения однородной материи возникают вихревые потоки, а под
действием давления, удара и трения образуются три основных элемента
мирового вещества. В больших вихрях образуются небесные тела,
которые в дальнейшем разделяются на звезды, планеты и кометы. При
слиянии отдельных вихрей планеты вовлекаются в вихрь вокруг звезды.
Так происходит образование планетной системы. Планета типа Земли уже
"перед падением на Солнце" имеет трехслойную структуру. В наружном,
третьем слое - твердой, темной коре - происходят при этом
геологические процессы...
Далее Декарт кратко излагает свои представления об образовании
верхних областей земли, возникновении залегающих друг над другом
геологических слоев, об океанах и атмосфере, континентах иторах,
приливе и наводнении, о круговороте воды, о солях и металлах,
землетрясениях и вулканах... В его понимании естественный процесс
мироздания идет вплоть до появления живых существ и, наконец,
человека. Даже "низшие части" нашей души возникают в уоде этого
процесса; лишь высшая часть - разум - от Бога.
Идеи Лейбница относительно возникновения и эволюции Земли уже
представляют собой синтез разнородных гипотез и эмпирических данных о
геогенезе. В своей книге "Протогея, или Трактат о первоначальном
облике Земли и следах истории в памятниках природы", опубликованной
им в сокращенном виде в 1693 г., Лейбниц утверждает, что "точка зрения
Нем.: selbstsch6pferische Kraft - самотворческая сила.
ученых такова, что земной шар, как и все возникающее, вышел из рук
природы, имея правильную форму; ибо Бог не создает ничего
бесформенного; а то, что формируется само, либо незаметно сливается из
частей, либо возникает в процессе вращательного движения при отде
лении и столкновении упорядочивающихся частиц. Поэтому неровная
поверхность гор, которыми покрыто лицо земли, появилась лишь позднее.
Кроме того, земной шар, если он вначале был жидким, должен был быть
однородным; однако в соответствии с общими законами тел твердое
возникло из жидкого при его затвердевании" [24].
Декарт, так же как позднее Лейбниц, придерживался мнения, что
прежде всего будет разрабатываться научная теория возникновения
звезд, планет, спутников и комет. Он исходил при этом из философски
обоснованной им концепции математизации наук и рассмотрения
космических структур как простейших и элементарных объектов.
В отношении науки в целом это суждение оказалось иллюзией, связанной
с, "веком математики" и аналитическим образом мышления. Однако в
физических исследованиях оно имело определенные основания. Вплоть до
конца XIX столетия физические исследования процессов образования
структур проводились преимущественно и даже почти исключительно в
рамках физической космогонии, т.е. здесь они проводились задолго до
того, как структурообразование в его физическом понимании получило
признание в качестве самостоятельного объекта исследований. Однако
окончательный прорыв идей развития происходит в астрономии на основе
астрофизических методов исследования лишь с середины XIX столетия.
Доказательство единства неба и Земли с точки зрения законов природы
становится возможным прежде всего с развитием астрономических
наблюдений и созданием основ классической механики (Кеплер, Галилей,
Гюйгенс, Ньютон и др.). Ньютону удалось доказать, что движение тел на
Земле (закон падения по Галилею) и небесных тел (законы движения
планет, сформулированные Кеплером) происходит на основании одного и
того же закона всемирного тяготения. Для Ньютона рецептом успеха стал
принципиальный отказ от создания космогонической теории (от кос
могонии). Кроме Ньютона, Лейбниц был в то время единственным, кто
владел математическим аппаратом, позволяющим подойти к описанию
движения в механике. Однако он, подобно Декарту, придерживался
концепции, согласно которой механику небесных тел следует рассма
тривать как следствие космогонии. Для воплощения этой идеи в
физическую теорию развитие математики в то время было явно
недостаточным. Напротив, сосредоточение внимания Ньютоном на меха
низме движения приводит к успеху. Космогонию и даже стабильность
"мировой системы" он относит к компетенции Бога. Несмотря на про
возглашенный им отказ от физической космогонии. Ньютон был первым,
кто построил модель и сделал расчеты эффекта, относящегося к области
космогонии (существование этого эффекта впоследствии было доказано
опытным путем). По его представлениям. Земля возникла из вращаю
щейся жидкой "первичной Земли". В результате уравновешивания центро
стремительной силы (гравитация) и центробежной силы вращения в
качестве "фигуры равновесия" образовался двухосный эллипсоид враще149
ния. Именно из этой идеи Ньютона берет свое начало специальное
направление аналитической математики - теория фигур равновесия
вращающихся жидкостей; ее обобщение, произведенное Пуанкаре, при
вело к появлению основ теории бифуркаций [см. (7, 9)].
К Ньютону восходит и принятая до сих пор гипотеза возникновения
звезд в результате гравитационного сжатия (уплотнения) рассеянной кос
мической материи. Им также сформулированы умозрительные идеи
происхождения планет, комет и спутников. К идеям Ньютона, которые
сыграли решающую роль в становлении представлений теории эволюции
в астрономии - и не только в ней - относится мысль о том, что физи
ческие системы или объекты конституируются взаимодействием про
тивоположно направленных сил, за счет притяжения и отталкивания. Эта
мысль подробно изложена им, например, в вопросе 31 приложения к
"Оптике". Распространено мнение, согласно которому эта динамическая
концепция материи приписывается И. Канту; однако он всего "лишь"
последовательно использовал ее.
Созданный Кантом грандиозный проект исследовательской программы
для физической космогонии целиком и полностью опирается на физику
Ньютона. В восприятии материи "согласно ньютоновским принципам"
Кант видит понимание природы с той точки зрения, что свои созида
тельные способности она несет в себе самой. Поэтому он характеризует
как "прискорбное для философа... решение отказаться от исследо
вательских усилий и удовольствоваться ссылкой на непосредственную
волю Бога... тем не менее Ньютон увидел здесь границу, разделяющую
природу и перст Господень, ход установленных законов первой и
мановение последнего" [23, S. 183-184; рус. пер., с. 234].
В XVIII в. появляются десятки умозрительных гипотез образования
небесных тел и эволюции Земли, из которых самыми значительными были
гипотезы Бюффона, Канта, Гершеля и Лапласа.
Гершель стал первым' эмпириком в космогонических исследованиях.
Его телескоп позволил ему разделить далекие космические туманности на
звездные системы и истинные туманности, образованные диффузной
материей. Последние он рассматривал как изначальные объекты в возник
новении звездных систем - "пратуманностей" Канта.
Развитие в XVIII и начале XIX столетия механики и прежде всего
механики небесных тел и ее математического аппарата приводит к тому,
что Лаплас смог заявить Наполеону, что для его системы мироздания
гипотеза существования Бога является излишней; однако и он смог изло
жить свои космогонические идеи лишь качественно, а до начала триум
фального шествия физической космогонии оставалось еще свыше 50 лет.
Со второй половины XIX столетия начинается новый этап в усилиях,
направленных на понимание образования структур и возникновения
нового. Были обнаружены - хотя и единичные - явления или-следствия
самоорганизации: химические колебания, фигуры вращающихся жидких
тел Плато, структуры типа солитонов, структуры Бенара. Правда, они
еще воспринимались в основном как курьезы. Более весомое значение
имели импульсы, которые исходили, с одной стороны, от дарвинизма, а с
другой - от термодинамики. Попытки обнаружения механизмов, извест
ных из биологической теории эволюции в других областях знания (см.
(20)], захватили и физику. Так, понятие "эволюционная механика" на
рубеже XX столетия стало модным словом. Наиболее успешно идеи
дарвинизма применялись опять-таки в концептуальных размышлениях
космогонии. Джордж Г. Дарвин, один из сыновей Ч. Дарвина, своими
исследованиями способствовал признанию космогонии в качестве само
стоятельной физической дисциплины.
Дж. Дарвин разработал математические модели космогонических про
цессов и довел до численных значений расчет параметров, в которых
отражаются поддающиеся наблюдению геологические последствия космо
гонических эффектов. Его модели основываются прежде всего на теории
фигур равновесия вращающихся жидких тел, теории приливов и отливов
(для которых он разработал классическое аналитическое описание) и
приливного трения, а также на принципах механики небесных тел (задача
трех тел). Используя интенсивно исследуемую им (а также Пуанкаре и
Джинсам) грушевидную фигуру равновесия, неустойчивость которой была
впоследствии доказана Ляпуновым, он моделирует образование системы
Земля - Луна. В соответствии с этой моделью Луна должна была
отделиться от "пра-Земли" за счет сужения по шейке груши и резонансной
неустойчивости.
Далее Дарвин пытается объяснить с помощью теории фигур равнове
сия и теории приливного трения возникновение двойных звезд. Он
производит обширные вычисления для решения задачи трех тел и при
этом находит ряд периодических орбит (см. (15, 16)]. С другой стороны,
работа над проблемой фигур равновесия вращающихся жидкостей и
задачей многих тел, которая ставится в механике небесных тел, приводит
к созданию теории буфуркации (Пуанкаре) и первым успехам в теории
решения нелинейных дифференциальных уравнений (Ляпунов).
Оживленные дискуссии, которые в значительной части велись на
мировоззренческом уровне, развернулись вокруг второго начала термо
динамики, в особенности вокруг тезиса "тепловой смерти" Клаузиуса.
Статистическая интепретация Больцмана позволила сделать первый шаг
к решению этой проблемы. Важную роль в этом сыграла и теория
открытых систем, в которых происходит образование структур, нашедшая
свое отражение в первую очередь в концепции подвижного равновесия
(Оствальд, Берталанфи) [см. (5, 25, настоящий сборникД.
Оба эти аспекта играют решающую роль в эктропизме Ф. Ауэрбаха
(см. (11, 12)]. Ауэрбах исходит из того, что космос изначально был
возбужден, т.е. заряжен огромным количеством свободной энергии (негоэнтропии,
эктропии или, пользуясь современной терминологией, экзергии).
С течением времени происходит постоянная потеря эктропии; космическая
энергия вырождается; космос приближается к тепловой смерти. Это,
однако, отражает лишь ход процесса в целом, ибо возможно локальное
понижение энтропии за счет повышения энтропии окружающей среды.
Таким образом, структурированность локальных систем может уве151
личиваться. Происходит эволюция - вплоть до человека. Возможно,
считает Ауэрбах, эта наделенная разумом форма жизни когда-нибудь
сможет остановить процесс повышения энтропии, сыграв роль "демона
Максвелла" в космической эволюции*. Итак, Ауэрбах составил баланс
процессов повышения производства энтропии в открытых системах и
показал, что при строгом соблюдении второго начала термодинамики в
локальных системах может возникать высокий уровень структури
рованности. Тем самым уже был предвосхищен (так же как позднее
Шредингером (см. (10)]) подход Пригожина (хотя Ауэрбаху, как, впрочем,
и Шредингеру, было далеко до математических конструкций Пригожина,
закладывающих новую область физических исследований).
Другие решающие предпосылки исходили из области техники, в
особенности технической механики, и прежде всего электротехники и
электроники. Существенную роль сыграло появление электронной лампы
(генератора Мейснера). В теории автоколебаний и самовозбуждающихся
волн становится очевидным фундаментальный характер нелинейности
рассматриваемых процессов". В ЗО-е годы Мандельштам говорит о
необходимости новой, "нелинейной культуры" (см. (8, с. 35)]; позднее
Н. Винер, кибернетика которого стоит у истоков исследований
самоорганизации, сравнивает осознание принципиального значения
нелинейности с переворотом в науке, совершенным учением Коперника
(см. (3, с. 31)].
Уже в 20-ЗО-х годах в теории нелинейных колебаний интенсивно
исследовалось явление автоколебаний, которое можно рассматривать как
прототип явлений самоорганизации, на которых внимание физиков сфо
кусировалось в 70-80-е годы. Дальнейшее развитие теории нелинейных
колебаний было обусловлено следующими двумя факторами. Во-первых, в
60-70-е годы стало акцентироваться принципиальное сходство между
процессами теории нелинейных колебаний, возникшей в радиофизике и
небесной механике, и процессами химических колебаний и колебаний в
процессе эволюции* популяций. Примерно в это же время вступил в
действие второй фактор: стала осознаваться принципиальная значимость
нелинейной физики (нелинейность входила в физику вместе с общей
теорией относительности, современной астрофизикой, ее роль усиливалась
в ходе развития гидродинамики, становления нелинейной оптики,
попытками создания целостной теории поля).
Становление исследований самоорганизации было результатом синтеза
исторически назревших предпосылок - синтеза, представляющего собой
не механическое "сложение" составных частей, а возникновение нового
качества в результате их творческого соединения. Оно стало возможным
лишь потому, что была понята основополагающая роль необратимых про
цессов в открытых неравновесных системах, иерархической структуры
этих систем и флуктуаций в нестабильных состояниях.
см. следующую статью.
* см. статью А.А. Печеикина в настоящем сборнике.
То, что становление концепций самоорганизации как самостоятельного
направления начиналось с разных сторон, часто с использованием
независимых подходов (теория диссипативных структур, синергетика,
теория синхронизации (см. (1)], теория автопойезиса, теория катастроф),
показывает, что их время наступило. Теперь исследования самоорга
низации развиваются вширь и вглубь. К наиболее интересным и
плодотворным относятся, несомненно, попытки перекинуть мост от физи
ки самоорганизации к физике эволюции [см. (17, 18)].
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Блехман ИМ. Синхронизация в природе и механике. М., 1981.
2. Бруно Д. О причине, начале н едином. М., 1934.
3. Втер Н. Кибернетика. М., 1983.
4. Горфункель А-Х. Философия эпохи Возрождения. М., 1980.
5. Круг Х., Пальмам Р. Подходы В. Оствальда к созданию синергетической школы 11
В настоящем сборнике.
6. Маркс К., Энгельс Ф. Соч. 2-е изд. Т. 2. 1955.
7. Павловска" 8.8. Вопросы устойчивости фигур равновесия гравитирующей жидкой массы
//Историю-астрономические исследования. М., 1983. Вып. XVI. С. 351-368.
8. Папалекси НД. Леонид Исаакович Мандельштам // Академик Л.И. Мандельштам -
к 100-летаю со дня рождения. М., 1979.
9. Чандрасектр С. Эллипсоидальные фигуры равновесия. М., 1973.
10. Шредингер 3. Что такое жизнь? С точки зрения физика. М., 1947.
1 1. Auerbach F. Ektropismus Oder die physikalische Theorie des Lebens. Leipzig, 1910 / Рус, пер. -
Ауэрбах Ф. Эктропизм или физическая теория жизни. СПб. , 1 9 1 1 .
12. Alierbach F. Die We&emn mid ihr Schatten. Zweite erganzte mid dulchgesehene Auflage. Jena,
1913 / Рус, пер. l-ro изд. - Ауэрбах Ф. Царица мира и ее тень. Одесса, 1913.
13. Втпо С. Von der Ursache, denl Prinzip und dem Einero. / Пер, с лат, и итал. Leipzig, 1984.
Рус, пер. [2].
14. Втпо С. Zwiegesplache vein unendlichen All und den Welten. Jena, 1904 (из комментариев и
предисловия издателя).
15. Darwin CM. Ebbe und Hut sowie verwandle Erscheinungen in Sonnensystem. Leipzig; В.,
1911.
16. Dan/in CM. Scientific Papers. Cambridge, 1916. Vol. 5.
17. EbeUng W., FeislelK. Evolution of Complex Systems. В., 1989.
18. Ebeling W., Feistel R. Physifc der Selbstorganisarion und Evolurion. В., 1982.
19. Gehlhar F. Die selbstschepferische Kraft der Materie: Zur Geschichte des Entwicklungsgedankens
in Physik und Philosophic, В, 1988. (Докторская дне.)
20. Gehlhar F. Kampf ums Dasein Ullerall? // Wissenschaft und Fortschritt, 32 (1982), 4. S. 156160.
21. Hernnann 0.8. Geschichte der modenlen Astronomie. В., 1984.
22. Herrmann 0.8. Entdecker dcs Himmels. Leipzig (Jena); В., 1982.
23. Кот/. Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels. Leipzig, 1955. Рус. nep.:
Кант И. Соч.: В 6 т. М., 1961. Т. 1. С. 115-263.
24. Leibniz G.W. Protogaea Oder Abhondlung von der ersten Gestalt der Erde und den Spuren der
Historic in der Denkmalen der Natur. Stuttgart, 1949.
25. Niedersen V. Zum Geburtstag von Wilhelm Ostwald: Von der Reversibilitat zur Iiteversibilitat //
Zeitschrift fur Physikal. Chemie. Leipzig 265 (1984), 3. S. 568-574.
НА ЗАРЕ САМООРГАНИЗАЦИИ.
АУЭРБАХ: КОНЦЕПЦИЯ ЭКТРОПИЗМА
Ф. Гельхар
Иногда сегодня в работах о проблематике энтропии указывают на
книжку Феликса Ауэрбаха "Царица мира и ее тень''*. При этом в подав
ляющем большинстве случаев не отдают себе отчета о главной идее
Ауэрбаха. С Ауэрбахом спорят исходя из названия книги. Так, Содов
пишет: "Нет, этропия это не тень царицы мира - энергии, энтропия - это
прекрасная молодая принцесса. Своей вечной и неизбывной молодостью
мир обязан именно ей" [4, с. 6]. М.В. Волькенштейн вспоминает как он
читал в юности книгу "Царица мира и ее тень", и он думает, что
английский геофизик Роберт Эмден был прав, когда в 1938 г. он выступил
против "названия" энергии царицей мира, а энтропии - ее тенью. Волькенштейн
писал, что энтропию и энергию надо поменять местами: "В
гигантской фабрике естественных процессов принцип энтропии занимает
место директора, который предписывает вид итечение всех сделок. Закон
сохранения энергии играет лишь роль бухгалтера, который приводит в
равновесие лишь дебет и кредит" [3, с. 62].
Аналогичную картину можно найти у самого Ауэрбаха. "Принцип
сохранения энергии имеет то единственное значение, что ничто не может
совершиться вопреки его требованиям, но это не значит, что что-либо
действительно истекает из него самого, по его инциативе. Он является
лишь надсмотрщиком, но не предпринимателем. Он имеет распредели
тельный, а не производительный характер" [1, с. 24]. Принцип измене
ния - это принцип энтропии.
Описав таким образом первое и второе начала термодинамики, Ауэрб
ах не сложил руки. Это описание лишь исходная точка его концепции.
Принцип изменения выражает общую тенденцию к деградации, рас
сеиванию и выравниванию энергии. Ауэрбах, однако, ставит вопрос:
"Нету ли противоядия?". "Нет ли чего такого, которое могло бы стать по
перек дороги разрушающей мир тенденции и естественным путем...
положить предел ее влиянию" [1, с. 41].
Ауэрбах считает, что с его концепцией эктропизма связаны реальные
перспективы на спасение мира от "тепловой смерти".
Существенную роль в этой концепции играет идея,, которая затем
стала одной из главных в теории самоорганизации. Предпосылки этой
идеи были созданы в работах Л. Больцмана по термодинамике и
кинетической теории газов.
Каковы эти предпосылки?
1. Статистическое истолкование термодинамики и особенно ее второго
начала (энтропии). Упорядочивание рассматривается как отход от
наиболее вероятного распределения (равновесия).
2. Космос ("один из миров", еще Einzelwelt) представляет собой гиЭт
а книга была переведена на русский язык и выдержала семь изданий - шесть в
Одессе и одно в Петрограде. Автор, однако, использует в настоящей статье немецкое
издание, на русский язык не переводившееся*.
гантскуЮ флюктуацию, причем весьма невероятную и содержащую много
отрицательной энтропии. Движение же в направлении к равновесию озна
чает тепловую смерть.
3. Только благодаря внешним источникам энтропии (Больцман имеет в
виду отрицательную энтропию) возможен переход в менее вероятное
состояние.
Попытка Ауэрбаха решить проблему тепловой смерти вселенной зиждется
на статистическом истолковании энтропии и на освещении двух
вопросов, которые он тесно связывает между собой, а именно - вопроса о
физическом (энергетическом) истолковании психической деятельности и
вопроса о пределах применимости первого и второго начал термоди
намики.
Он обсуждает, имеет ли силу принцип сохранения энергии для различ
ных физических форм энергии и различных химических процессов. Он
констатирует возможность его приложения к процессам живых организ
мов, а затем он рассматривает психические процессы. Измерения пока
зывали "чрезвычайно простой результат", а именно - оборот энергии при
психической работе и даже при очень интенсивной работе не дает ве
личины, которая отличалась бы от величины при состоянии совершенного
покоя, разница не превосходит границы точности измерения. Этот ре
зультат показывает, что высказывавшаяся гипотеза о том, что психичес
кое - это энергия, оказывается заблуждением. Возникает задача узнать,
что такое психическое на самом деле. Согласно Ауэрбаху, здесь проходит
граница применимости принципа энергии.
Этот закон - принцип опыта и потому не следует считать, что он имеет
общепринятое значение в случае бесконечных пространств и времен.
Поскольку "мы с нашим конечным познанием никогда не можем ничего
сказать о бесконечном", каждое положение, полученное таким обобще
нием, теряет свой смысл. Это относится и к бесконечно малому, как
показало учение о кванте действия.
Принцип энтропии также является опытным положением. Он впитал в
себя ряд ситуаций, известных из обыденной жизни. Ауэрбах резюмирует,
"что строго консервативных процессов вообще не существует, что
вращение Земли вокруг своей оси и ее обращение вокруг Солнца, в конце
концов, только спустя больше времени должны прекратиться, как и
колебание маятника, звук камертона или биение сердца" [1, с. 27].
Итак, общая тенденция естественных процессов - рассеивание, дегра
дация энергии. Правда, существуют "вынужденные процессы", которые
получают содействие со стороны, но рассеивание происходит спонтанное а
сосредоточение - результат вынуждения. Процессы, при которых подво
дится свободная энергия, энтропию понижают. Тем не менее, согласно
принципу Карпа, в совокупности энтропия возрастает. Локальные умень
шения энтропии за счет окрестности процесса, следовательно, не могут
изменить направленность космического процесса, по меньшей мере, при
принятых предпосылках. "Природа также непрерывно производит мено
вые сделки, но, к несчастью, она всегда при этом страдает, получая
каждый раз в обмен меньшую ценность, и таким образом постоянно
беднеет" [1, с. 36].
Клаузис ввел слово "энтропия" со значением "связанная энергия"
("Nach-lnnen-Kehmng"). Это значит, что энтропическая энергия - связанная
энергия, которая не может производить работу. Выделяя свободную
энергию, энергию, способную производить работу, Ауэрбах ввел слово
"эктропия" ("Nach-auPen-Kehmng''). Положение о тепловой смерти звучит у
него так: "эктропия мира стремится к минимуму" [1, с. 35]. Ауэрбах исхо
дил из того, что космос в начале загружен эктропией, как часы, которые
заведены. Как это произошло, однако, необъяснимо. Мировой процесс -
процесс перехода эктропической энергии в энтропическую энергию (он
аналогичен угасанию завода часов). Мировой процесс разворачивается от
эктропического космоса к тепловой смерти вселенной. Но так ли это?
Ауэрбах ставит вопрос о пределах применимости принципа энтропии.
Аналогично тому, что он говорил о принципе сохранения энергии, он
аргументирует, что принцип энтропии опытный закон и не может иметь
силу для бесконечных пространств и времен. Он приходит также к
заключению, что "закон энтропии теряет силу там, где процессы
происходят в таких малых пространствах и в таких малых системах, что о
роли энергий и сил ничего нельзя сказать определенного" [1, с. 55].
0 границах областей применения 1 и 2-го законов Ауэрбах говорит,
чтобы проложить путь к мысли, что не одни эти термодинамические
законы определяют течение мировых событий, а, напротив, должны
существовать закономерности или силы, которые действуют против
энтропических процессов природы. Хотя энтропический процесс самый
главный, не исключено, что эти антизнтропические действия получат
преимущество. Его предложения зиждятся на анализе микроскопической
природы тепла и идеи максвелловского демона. Решение, предложенное
Ауэрбахом, состоит в том, что духовная деятельность человека подобно
этому демону влияет на мировые процессы.
Тепло - это неупорядоченное движение частиц, а превращение тепла в
работу - это превращение неупорядоченного движения в упорядоченное.
Это тот "процесс, который мы до сих пор на базе средств системы не
могли объяснить, но не смогли мы это по техническим причинам, потому
что мы не можем достичь маленьких частиц" [6, с. 53]. Больцмановские
вероятностно-теоретические изыскания в области термодинамики приво
дят к выводу, что даже очень мало вероятные или невероятные процессы
в принципе возможны: в принципе возможно то, что энтропия понижается.
Демон Максвелла (демон Тэта, как пишет Ауэрбах) - это образ пока
неизвестных сил, дремлющих в телах и не имеющих с энергией ничего
общего или во всяком случае никакой достойной упоминания связи. Эти
силы "действуют только как инициирующие силы" [Там же, с. 54]. Однако
явственно то, что эти силы производят - развитие.
По причине локальных отклонений от общей тенденции, заложенной в
процессах природы, появляются эктропические процессы приводящие к
возникновению жизни [2, с. 45-46]. "Развитие - это путь наверх, а не
вниз, не рассеяние, а концентрация, не обесценивание, а усиление" [1,
с. 57]. Эктропические процессы существенны-постольку, поскольку
существенны жизнь и развитие. Принцип энтропии перестает быть
единоличным правителем.
Последний и решающий шаг Ауэрбах делает, размышляя над челове
ческой психикой как итогом развития жизни. Этим шагом он открывает
"путь в свободу". "Деятельность души не относится к энергетическим
процессам" [6, с. 58], нет соответствующей формы энергии, "имеется
только тенденция к регулированию превращения энергии" [2, с. 19-20].
Эта тенденция принадлежит к тенденциям, наблюдаемым в природе,
это по сути дела эктропическая тенденция, и она может быть поня
та исходя из демона Максвелла. Если это так, то имеется возможность
победы эктропии в мировых процессах. Космос создал себе жизнь внут
ри себя, развитие жизни дошло до психической деятельности человека,
таким образом космос организовал возможность избежать тепловой
смерти.
Размышления Ауэрбаха вписаны в дискуссии, которые в свое время
интенсивно велись, в дискуссии о втором начале термодинамики и тезисе о
тепловой смерти вселенной. Эктропизм Ауэрбаха - это попытка избежать
вывода о тепловой смерти вселенной.
Больцмановское решение проблемы достигнуто в области космологии.
Согласно Больцману, каждый мир умирает тепловой смертью. А возника
ют новые миры - эти гигантские флуктуации, отклонения от равновесного
состояния вселенной. Ауэрбах исходит в некотором смысле из такой же
большой флуктуации. Ее возникновение, однако, не подлежит объясне
нию, оно не подпадает под задачи естественнонаучного исследования.
Ауэрбах поэтому не имеет такой успокоительной психической предпосыл
ки, каковая есть в больцмановской космологии. Он ставит проблему ос
трее. Его взгляд направлен внутрь, в наш космос. Как наш космос избега
ет тепловой смерти? Отправным пунктом при ответе на этот вопрос слу
жит представление о статистических колебаниях относительно общей тен
денции к обесцениванию энергии. Это представление наводит мысль на
возможность победы эктропии (максвелловского демона), победы пос
редством жизни.
Волькенштейн демонстрирует расчет Л. Бриллюэна. Согласно этому
расчету, демон не в состоянии препятствовать росту энтропии [3, с. 5253].
Однако другие современные физики, например Ф. Дайсон, приписы
вают разуму человека роль максвелловского демона в космической эво
люции [7].
В термодинамике необратимых процессов и в учении о самоорганизации
открыта перспектива подлинно физического понимания эктропических
процессов на базе второго начала, разумеется, при его распространении на
открытые системы. Естественно, и сегодня не все проблемы исчерпаны.
Так, остаются ограничения, вытекающие из принципа Карие (исторически
первая формулировка второго начала), согласно которому коэффициент
полезного действия свободной энергии при превращении ее в работу, а
также при процессах структурирования имеет величину, всегда меньшую
единицы. Иными словами, чем интенсивнее развитие, тем больше произ
водится энтропии.
Надежда на разрешение указанной трудности может быть связана,
например, с гипотезой П. Фомина и Е. Трайона, согласно которой космос
("вселенная") возникает из квантовых флуктуаций вакуума.
Закладка в соц.сетях
