Жанр: Философия
Синергетика УРОВНИ И СПОСОБЫ ОПИСАНИЯ СЛОЖНЫХ ЭВОЛЮЦИОНИРУЮЩИХ С
В. А. Шевлоков
СИНЕРГЕТИКА:
УРОВНИ И СПОСОБЫ
ОПИСАНИЯ СЛОЖНЫХ
ЭВОЛЮЦИОНИРУЮЩИХ
СИСТЕМ
(ФИЛОСОФСКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЙ
АНАЛИЗ)
НАЛЬЧИК
"Книга"
ББК 87.25
Ш 37
ШЕВЛОКОВ В.А.
Синергетика: уровни и способы описания сложных
эволюционирующих систем (философско-методологический
анализ). - Нальчик: "Книга", 1999. - 172 с.
В монографии исследуются процессы самоорганизации в сложных
эволюционирующих системах различной природы. Представлен взгляд сквозь призму
синергетической организации пространства-времени. Описание в этом плане таких
крупномасштабных систем, как Вселенная или наша Метагалактика и Земная
биосфера, позволяет по-новому осмыслить проблемы самоорганизации биологических
и социальных систем.
Для специалистов в области синергетических исследований, широкого
круга читателей, интересующихся новыми междисциплинарными направлениями
в науке.
Ответственный редактор: А. М. Нахушев, доктор физикоматематических
наук, профессор.
Рецензенты: В. И. Аршинов, кандидат философских наук;
А. И. Темроков, доктор физико-математических наук
© В. А. Шевлоков, 1999
© "Книга", 1999
ВВЕДЕНИЕ
Синергетикой называют находящуюся в становлении
[междисциплинарную] научную дисциплину. Как научная отрасль
знания синергетика имеет свой предмет изучения. В справочной
литературе указывается, что это - область научных исследований,
целью которых является выявление общих закономерностей в
процессах образования, устойчивости и разрушения
упорядоченных временных и пространственных структур в
сложных неравновесных системах различной природы
(физических, химических, биологических, экологических др.) [1;
686].
Термин "синергетика" происходит от греческого слова
synergeticos, что значит "совместный, согласованный,
действующий". В научный обиход ввел его Г.Хакен [2]. Если
вопрос о предмете, исследованием которого занята синергетика,
более - менее ясен, то этого нельзя сказать в отношении той
стороны синергетической науки, которая выделяется словом
"дисциплина". Ведь здесь как-то должна прослеживаться и
выделяться специфичная дисциплина научной мысли. Например,
мы знаем, что представляет собой предмет современной
математической логики, и знаем, что с ним связана вполне
конкретная ? логическая ? дисциплина мысли.
О синергетике этого, к сожалению, пока сказать нельзя.
Нельзя, хотя бы потому, что в ней часто используются выражения
типа "как бы", "вроде бы" и т.п., а если и не используются, то
остается поле неопределенных гаданий, когда заходит речь о так
называемых "бифуркациях", или развилках. Приведем один
пример, взятый нами из книги В.Д.Поремского "Стратегия
антибольшевицкой революции" [3]. Синергетика, как пишет
автор, сравнительно новая научная дисциплина. Само это
название было пущено в обращение Г.Хакеном лишь в конце
1960-х годов. Поэтому контуры этой науки еще несколько
расплывчаты... [3; 280].
Представление о такой расплывчатости дает следующая
цитата из книги Поремского, довольно типичная и для других
авторов, обращающихся по тому или иному поводу к
синергетической идеологии:
"Синергетика ... установила, что увядание живых систем,
выражающееся в ослаблении организующих их функций,
достигнув критической точки (развилки), не обязательно обрекает
систему на уход в небытие. Система может скачкообразно
трансформироваться, обрести новую жизнь на базе новой
структуры. Иной структуры, но не любой, а той, которая заложена
как бы (курсив наш - В.Ш.) в генах материала, из которого она
сложена. В случае человеческого общества этот материал -
человек, обладающий памятью о своем прошлом" [3; 281 - 282].
Мы не найдем, при нынешнем состоянии синергетических
знаний, никаких оценок вероятности, с какой система переходит на
новый уровень развития. Поремский поэтому даже уравнивает
вероятности двух исходов бифуркации. "Самое интересное в этом
открытии, ? пишет он, ? заключается в том, что гибель системы или
ее трансформация одинаково вероятны, т.е. оба исхода имеют
одинаковую вероятность осуществления ? 50%" [3; 282].
Возникает вопрос: можно ли дисциплинировать
синергетическую мысль в той мере, чтобы она приводила к
реальным прогнозам в развитии сложных систем, интересующих
физиков, биологов, социологов? Нам представляется, что
положительного решения этого вопроса можно достигнуть при
обобщении научных фактов, полученных в результате изучения
реальных эволюционирующих систем, имеющих разные
пространственно-временные масштабы и требующих разных
способов описания.
На такой путь, ведущий к уточнению предмета
синергетики и к дисциплинированию синергетической мысли,
указывал и Г.Хакен. "Так как сложные системы, ? писал он, ?
поистине вездесущи, перед нами возникает острая проблема
отыскания унифицирующих принципов, которые позволили бы
нам должным образом подходить к исследованию таких систем.
Для описания сложной системы на микроскопическом уровне
необходимо огромное количество данных, которое в настоящее
время не в состоянии обработать ни человек, ни даже общество в
целом. Следовательно, сбор данных и мышление требует своего
рода экономии. Кроме того, мы надеемся, что, когда нам удастся
найти законы, применимые к широкому кругу самых различных
сложных систем, на нас снизойдет озарение и мы сможем постичь
их внутреннюю сущность.
При поиске универсальных законов разумно спросить, на
каком уровне их формулировать ? на микроскопическом или
макроскопическом. В зависимости от ответа мы можем прийти к
совершенно различному описанию одной и той же системы"
[4;21].
Сложными системами в контексте синергетики называются
системы, которым присуща самоорганизация, т. е. системы
самоорганизующиеся. Для раскрытия механизмов и описания
процессов, протекающих в них, Г.Хакен использует принцип
подчинения параметрам порядка. В результатах исследования,
излагаемых в данной монографии, мы соотнесем понятие
"параметр порядка" с масштабами, или размерами, сложных
эволюционирующих систем. Мы будем классифицировать эти
системы, располагая их на различных уровнях в зависимости от
пространственно-временных масштабов. Так будут нами
идентифицированы космологический и биосферный уровни
организации. За биосферным можно будет уже расположить
уровни биологический и социальный.
Различные способы описания сложных эволюционирующих
систем мы будем соотносить со спецификой их функционирования.
Таким образом, задача нашего исследования, вообще говоря,
заключается в проведении сравнительного анализа разных уровней и
способов описания тех систем, которые уже указаны выше. Более
строгая формулировка задачи требует уточнения таких базовых
понятий, как понятия системы и организации.
Идея ввести в научное обращение теоретическое понятие
системы принадлежит австрийскому биологу Людвигу фон
Берталанфи (1901 - 1972). Для этого требовалось сделать ни
более, ни менее, как создать общую теорию систем, которая
содержала бы достаточно четкий критерий, что считать или не
считать системой. Хотя в научном обиходе и используется часто
фраза "общая теория систем", но на самом деле такой теории
пока что не существует. В этом легко убедиться на простом
примере, указывающем на три вида систем.
Существуют системы, элементами которых являются
объекты (скажем, генераторы, трансформаторы, потребители
электрического тока в электрической сети). Могут быть такие
системы, элементы которых суть субъекты (например, студенты
учебной группы или весь коллектив вуза). Наконец, могут быть
системы концептуальные и языковые. В языке как
систематизированном средстве общения, элементами выступают
части речи, части предложения или части слова и т.п.
Все три примера служат, конечно, примерами систем. Но
попытаться определить их общее свойство с помощью таких
расплывчатых терминов, как порядок или упорядоченность, явно
недостаточно. Сами термины "порядок" и "упорядоченность"
нуждаются в экспликации, что мы и сделаем при рассмотрении
конкретных реальных систем. А пока мы воспользуемся тем рабочим
инструментом, который предлагается в руководствах наших
отечественных авторов (см. работы [5], [6]). Указывая на то,
что к настоящему времени строгого единого определения системы,
удовлетворяющего всем предъявляемым к нему логическим
требованиям, не существует, В.В.Новорусский пишет, что, тем не
менее, привлекая на помощь интуицию, жизненный опыт и
здравый смысл, можно создать вполне разумный образ системы
[6; 27-28].
Отмечается далее, что в содержании теоретизированного
понятия "система" различают две стороны: объективную и
субъективную. Объективное содержание этого понятия
обусловлено тем, что система обладает, как правило,
пространственной или функциональной замкнутостью. Это
означает, что можно провести границу либо в пространстве
компонент (составляющих частей) системы, либо в пространстве
ее функций, так что по одну сторону от границы окажется
система, а по другую - среда. Определение границы становится
возможным благодаря тому, что свойства системы отличны от
свойств внешней по отношению к ней среды [6; 28].
Для нас особенно ценным в данном описании системы
является уже то, что мы получаем возможность выделить систему
среди окружающей ее среды по функциональным признакам. Без
функциональных признаков было бы невозможно осуществить
системный подход к изучению пространственно-временного
многообразия. Пространственными экстенсивными параметрами
можно ограничить то, что находится в пространстве, но не само
пространство, и, тем более, четырехмерное пространство-время.
Еще об одном важном признаке системы. Кроме
пространственной или функциональной замкнутости, она должна
обладать своеобразным поведением, т.е. осуществлять некоторые
процессы, представляющие собою последовательности
организованных или упорядоченных явлений. Выделение этого
признака позволяет идентифицировать эволюционирующие
системы, когда последовательность упорядоченных явлений
направлена к некоторой цели или к некоторому финальному
состоянию.
Субъективное содержание системы, как указывает
Новорусский, состоит в том, что исследователь выделяет из
окружающей среды те элементы, которые, с одной стороны,
отвечают цели его исследований, а с другой ? легче и
естественнее поддаются анализу или проектированию [6; 29].
Итак, систему можно рассматривать как совокупность
определенным образом организованных и взаимосвязанных
компонентов, обладающую поведением, направленным к некоторой
цели или к некоторому финальному состоянию; совокупность,
которую исследователь выделяет из внешнего мира по
пространственному или функциональному признаку. В это рабочее
определение системы входит понятие организованности. Это понятие
наряду с близким ему понятием организации и самоорганизации мы
положим в основу при экспликации концепции синергетических
явлений и процессов. Синергетические процессы и являются, вообще
говоря, процессами организации и самоорганизации сложных
эволюционирующих систем.
Чтобы избежать той логической ошибки, которую называют
petitio principii, раскрывая содержание понятия синергетической
(само)организации, мы будем опираться на учение об энтропии и
эктропии, понимая под эктропийными те процессы, протекающие в
сложных системах, которые, при наличии в таких системах
свободной энергии, приводят к уменьшению в них энтропийного
беспорядка.
Э.Шредингер высказал мысль, что жизнь биологического
организма вращается вокруг твердого тела - апериодического
кристалла, образующего наследственное вещество, которое
устойчиво по отношению к воздействию беспорядочного
теплового движения [7]. Мы будем в дальнейшем постоянно
иметь в виду этот образ диссиметричного кристалла как живого
организма или существенной частицы живого организма на фоне
его отличий от неживых минеральных кристаллов, обладающих
всегда (в идеале) строгой симметрической упорядоченностью. Но
мы применим этот образ не только к сложноорганизованным
системам, существующим в пространстве и времени, но и
распространим его на само пространственно-временное
многообразие, потому что бессмысленно полагать, будто в
однородном и изотропном пространстве-времени, т.е. в том
пространственно-временном многообразии, которое симметрично
во всех отношениях, могут возникнуть диссимметричные живые
структуры.
Основатель учения о биосфере В.И.Вернадский
многократно высказывал предположение, что живому веществу
биосферы соответствует диссиметричное пространство-время. А
выходя за рамки земной биосферы, следовало бы подвергнуть
критической оценке гипотезу об однородной и изотропной
вселенной, а также об однородном и изотропном пространствевремени
как в макромире, так и в мегамире. Поэтому предметом
рассмотрения в данной монографии будет, в частности, вопрос о
синергетической организации пространства-времени.
Первая глава монографии посвящается рассмотрению того,
что в свое время Феликс Ауэрбах назвал эктропизмом жизни [8].
С позиций жизненного эктропизма мы и подойдем к описанию
таких крупномасштабных систем, как Вселенная или наша Метагалактика
и земная биосфера. Опыт этого описания позволит,
быть может, несколько по-новому взглянуть на проблемы самоорганизации
биологических и социальных систем, анализу которых
отводится место в третьей и четвертой главах монографии. В
заключительной, пятой, главе дается философско-психологическое
осмысление синергетических явлений.
Г л а в а п е р в а я
СИНЕРГЕТИКА И ЭКТРОПИЗМ ЖИЗНИ
1. Борьба Логоса с Хаосом.
Царица мира и ее тень.
Если определить сущность синергетических явлений с
помощью широких философских понятий, то для этого понадобятся
две философские категории - категории Хаоса и Логоса.
Синергетические явления имеют место там и тогда, где и когда
происходит борьба Логоса с Хаосом и Логос превалирует над
Хаосом. В категории Хаоса, когда этот термин пишется с большой
буквы, олицетворяется некоторым образом второе начало
термодинамики, его универсальное проявление во всех природных и
социальных процессах.
Вот какую оценку этой всемирной борьбе дал П.А. Флоренский:
"Основным законом мира Ф/лоренский/ считает второй
принцип термодинамики ? закон энтропии, взятый
расширительно, как закон Хаоса во всех областях мироздания.
Миру противостоит Логос ? начало эктропии. Культура есть
сознательная борьба с мировым уравнением: культура состоит в
изоляции, как задержке уравнительного процесса Вселенной, и в
повышении разности потенциалов во всех областях, как условий
жизни, в противоположность равенству ? смерти" [9; 39].
Культура, о которой говорит автор научного реферата,
имеет глобальный, вселенский характер. Земное человечество не
может, конечно, участвовать в культурном строительстве в
масштабах всей Вселенной, но человек, что крайне важно нам
здесь заметить, имеет возможность своей культурной мыслью и
наблюдательным опытом постигать антиэнтропийные и,
следовательно, синергетические процессы, протекающие во всем
мироздании. И во многом от того, насколько адекватно он
постигает эти процессы, зависит его культурная деятельность в
локальных земных условиях.
На первом Всесоюзном совещании по философским
вопросам естествознания, состоявшемся в 1959 году, академик
Г.Н.Наан сформулировал задачу, которая должна была бы
заинтересовать как методологов-философов, так и представителей
конкретных наук ? математиков, физиков, различного профиля
естествоиспытателей. Он отметил, что при анализе совокупности
фактов, известных науке, трудно избавиться от подозрения, что
список фундаментальных законов природы существенно не полон,
что в нем не хватает, по крайней мере, одного очень общего закона.
"В самом деле, ? говорил он. Мы имеем закон или законы,
ответственные, грубо говоря, за стабильность и преемственность
мирового порядка. Это законы сохранения, прежде всего, закон
сохранения энергии. Мы имеем другой закон, ответственный за
направленность процессов природы, ? второй закон
термодинамики. Этот закон говорит об универсальности эволюции
в направлении все большего беспорядка, хаоса, в направлении, если
угодно, демобилизации энергии.
Между тем в природе мы наблюдаем самые разнообразные
процессы, так сказать, антиэнтропийного характера ? процессы
становления, если брать их в философском плане, процессы
возникновения сложного из более простого" [10; 420]. И далее он
ставил такой вопрос: являются ли процессы такого рода всего лишь
некоторыми исключениями из общего правила (второго начала
термодинамики), теми исключениями, которые лишь подтверждают
общее правило, или же они отражают некоторый всеобщий закон
развития, научный статус которого ничем не уступает закону
возрастания энтропии?
"Быть может, ? указывал Г.И.Наан, ? процессы, например,
нуклеогенеза, возникновения звезд, галактик, происхождения
жизни, по крайней мере, отчасти, именно потому с таким трудом
поддаются раскрытию, что нам неизвестен соответствующий
общий закон и мы находимся во власти сильно укоренившегося
представления, что все эти явления могут получить объяснение
только как редкое исключение из общего правила" [10; 420].
Мы могли бы привести десятки примеров, подтверждающих
существующий в научно-философском мировоззрении предрассудок
относительно случайного, арьергардного возникновения островков
антиэнтропийной жизни на фоне всеобщей деградации материи.
Ограничимся, однако, одним примером, заимствованным из
рассуждений на эту тему французского философа А.Бергсона. У него
широко распространенный научный предрассудок представлен в
наиболее образной форме. "Весь наш анализ, - пишет А.Бергсон, -
показывает нам, что жизнь представляет стремление подчиняться в
том направлении, в котором, так сказать, падает (descend) материя"
[11; 209].
И далее: "Жизнь можно сравнить с усилием для поднятия
падающей тяжести. Правда, ей удается только задержать падение.
Но она, по крайней мере, дает нам понятие о подъеме тяжести"
[11; 210].
Тот же автор дает и самый красочный сценарий
жизненного порыва против вселенской деградации:
"Вообразим себе приемник с паром высокого давления, где
сквозь щели сосуда пар струйками проходит наружу. Этот
вышедший на воздух пар почти целиком конденсируется в
капельки, капельки падают на землю; очевидно, что эта
конденсация и падение представляют некоторую потерю чего-то,
представляют некоторый перерыв и дефицит.
Однако незначительная доля пара остается
неконденсированной в течение нескольких мгновений; эта доля
стремится поднять падающие капли, но самое большее, что ей
удается, это задержать их падение. Точно так же из необъятного
запаса жизни непрерывно текут отдельные струйки, которые при
падении образуют миры. Внутри этих миров развитие живых существ
представляет остаток первоначальной струи, тот импульс, который
продолжается в направлении, прямо противоположном
материальности" [11; 210-211].
У нас нет оснований оправдывать данный подход к
пониманию сущности научного и философского творчества. Но,
когда читаешь А.Бергсона, трудно отделаться от впечатления, что
обнаруженную им в свое время тенденцию деградации
буржуазной цивилизации он переносит на все сферы жизни ?
жизни земной и жизни вселенской.
Прошло сорок лет с того момента, когда на первом
Всесоюзном совещании по философским вопросам естествознания
был прослушан доклад Г.И.Наана. За этот период времени
отмечены робкие попытки сформулировать принцип, являющийся
антиподом второму началу термодинамики. Но они пока не
привели к коренному пересмотру научной парадигмы. В
опубликованном в 1985 году коллективном труде "Информация и
управление" отмечается, в частности, что нельзя не признать
правильной наановскую постановку вопроса о третьем
фундаментальном (антиэнтропийном) законе* [12; 171]. В то же
время в затрагивающей этот вопрос статье Е.А.Седова говорится,
что в силу сложности и многообразия антиэнтропийных процессов
третий закон едва ли удастся свести к единой функциональной
зависимости, подобной закону сохранения энергии или закону
возрастания энтропии [12; 193]. "Имеющиеся к настоящему
времени результаты процессов самоорганизации, ? пишет
Е.А.Седов, ? ставят на повестку дня вопрос о разработке общей
теории развития, включающей в себя целую совокупность законов,
описывающих процессы накопления, хранения и переработки
информации при взаимодействии различных систем друг с другом
или с внешней средой" [12; 193].
Нам представляется, что с такой расплывчатой трактовкой
антиэнтропийного закона, или принципа, едва ли можно
согласиться. Дело в том, что тот же закон сохранения энергии
имеет множество различных аспектов и выражается в разных
формулировках в зависимости от тех явлений, к которым он
прилагается. Но от этого данный закон не перестает быть единым
законом. Мы имеем дело с одним и тем же типом баланса
физических величин, который соблюдается при составлении
уравнений, описывающих процессы распространения и
превращения энергии.
Что касается вопроса о том, может ли эктропийный закон
иметь столь же компактное выражение, как и закон возрастания
энтропии, то следует иметь в виду, что скорее всего оба этих
фундаментальных закона, начала, или принципа, находятся в
отношении дополнительности. Это значит, что существует
некоторый предельный переход от второго начала к третьему.
В одной из заметок по релятивистской теории гравитации и
квантовой физики Р.Пенроуз высказал мысль, что второй закон
термодинамики нельзя достаточно хорошо понять и объяснить
без тех предельных условий, при которых нарушаются все
известные законы физики [13; 4]. Имеются в виду те предельные
и запредельные условия, которые реализуются на
пространственно-временной границе Вселенной, называемой
космологическим горизонтом, а также в пространственновременных
сингулярностях, отождествляемых с черными дырами.
Мы можем догадываться, что в той запредельной
ситуации, где не действует принцип возрастания энтропии,
действует противоположный и дополнительный к нему
антиэнтропийный принцип. Поэтому, чтобы составить
правильные суждения об антиэнтропийных процессах, о
присущей им закономерности, надо определить область
применимости второго начала. В отношении пространственновременного
многообразия, рассматриваемого с точки зрения
системной организации, должна быть указана граница
функциональная. Такую границу мы можем видеть, например, в
отграниченности обычного состояния пространства-времени от
того состояния, которое называется физическим вакуумом. Тут,
как мы постараемся далее показать, заключено самое ядро
синергетики.
Итак, остановимся кратко на проблематике, увязывающей
второе начало термодинамики с противоположным ему
термодинамическим принципом. В 1911 и в 1919 годах в нашей
стране были изданы две книги немецкого физика Ф.Ауэрбаха -
"Эктропизм жизни или физическая теория жизни" и "Царица
мира и ее тень. Энергия и энтропия" [14], [15]. Среди
зарубежных авторов Ф.Ауэрбах был, видимо, одним из первых,
кто распознал и сформулировал интересующую нас проблему.
Поскольку не всегда на эти книги обращается должное внимание,
напомним об основных моментах их содержания, чтобы затем
продвинуться несколько дальше в понимании данной
проблематики.
Ф.Ауэрбах во второй книге указывает, прежде всего, на то,
что термин "энтропия" несколько не соответствует тому
понятию, которое он обозначает. "Название этого понятия, ?
пишет автор, ? создано немецким ученым Р.Клаузиусом. Следует
сознаться, что и понятие и его название выбраны удачно не во
всех отношениях. Степень рассеяния энергии, ее фактор
экстенсивности мы называем, по Клаузиусу, энтропией. И тут мы
можем выдвинуть чрезвычайно важное положение:
Энтропия в общем и целом непрерывно возрастает или
энтропия стремится к максимуму" [15; 52 - 53].
Сам термин "энтропия", как говорит он, в переводе с
греческого означает обращение "внутрь", и мы имеем право
спросить, как вяжется смысл этого термина с сущностью понятия
как степени рассеяния [15; 53].
Ф.Ауэрбах считает, что было бы более правильно
энтропийные процессы обозначить термином "эктропия", а
процессы, идущие в противоположном направлении, ? термином
"энтропия". Но так как исторически сложившуюся терминологию
трудно поправить, то он предлагает пользоваться параллельно
понятием "ценность энергии". Тогда выражение "рассеяние энергии"
можно заменить другим: "обесценение энергии" [15; 53 - 54].
Автор предостерегает от возможных, да и реально
проявляющихся недоразумений, при которых энтропию и
эктропию начинают рассматривать чуть ли не как составные
части энергии, "Царицу мира" ? энергию ? нельзя смешивать с ее
"тенью", роль которой выполняет в данном случае энтропия.
Энтропия и эктропия не суть составные части энергии; они
вообще не однородны с ней, а выражают только ее способность к
проявлению действия. "Если угодно, - читаем мы в его книге, -
можно сказать, что они обозначают энергию, измеренную новой
мерой, мерой ценности, которая есть в то же время ценность
относительная. Может быть, удобнее всего будет уяснить эту
мысль сравнением с курсом биржевой бумаги, который, будучи
выражен в процентах, ничего не говорит о количестве, а отмечает
только отношения ценности и временные изменения в ней" [14;
30].
Остановимся на описании выработанного в термодинамике
количественного показателя энтропии с тем, чтобы сделать затем из
методики ее количественной оценки некоторые полезные выводы.
Для этого наиболее подходящим инструментом служит хорошо
известный тепловой цикл Карно.
Опыт эксплуатации первых паровых машин показал, что
теплота, направляемая для получения физической работы, переходит
в работу не вся, а только частично, причем доля теплоты,
превращаемой в работу, зависит от теплоты парового котла и
температуры холодильника, которыми обусловлен температурный
потенциал, необходимый для протекания теплового процесса. Если
Т1 и Т2 суть соответственно абсолютные температуры парового котла
и холодильника, то в самом благоприятном случае (в пределе)
количество тепла Q2, поглощаемого и бесполезно рассеиваемого
холодильником, относится ко всей сумме выработанной котлом
тепловой энергии Q1, как Т2 к Т1, т.е.
[1.1.1]
Отсюда видно, что чем выше температура холодильника,
тем меньше доля тепловой энергии, выработанная за один
рабочий цикл машины, может превратиться в физическую работу.
При Т2 = Т1 вся теплота уйдет в холодильник. Но при Т2 ? Т1
равенство Q1 - Q2 = O не имеет место. Зато, исходя из уравнения
[1. 1.1], реализуется другое равенство, а именно:
[1.1.2]
Это равенство приписывается идеально работающей
машине, машине, тепловой процесс которой удовлетворяет тому,
что и принято называть обратимым циклом Карно. Обратимый
цикл Карно отличается тем, что тепловая машина, работающая по
такому циклу, не вырабатывает энтропии, ибо энтропией
называется величина, представляющая собой отношение
некоторого количества теплоты, передаваемого от одного тела к
другому, к температуре, при которой эта теплота передается.
Ф.Ауэрбах пишет, что, строго говоря, любое тело,
находящееся в тепловом обмене с окружающей средой, можно
считать тепловой машиной, причем котлом является наиболее
нагретые части, холодильником ? наиболее холодные, в комнате,
например, ? печи и окна; в этом случае можно написать, что
сумма таких членов (как в равенстве (1.1.2) - В.Ш.) равна нулю:
?
Но это выражение, как поясняет Ауэрбах, имеет смысл
только для кругового процесса, т.е. если машина или тело сами
совершают полный цикл и возвращаются к первоначальному
положению. Во всех других случаях эта сумма не равна нулю, и
машина выработает энтропию [14; 74]:
S = ? [1.1.3]
Есть в такого рода рассуждениях одна тонкость, которую
надо иметь в виду. Оперирование понятием энтропии не всегда
соответствует необратимому процессу. Энтропия системы может
увеличиваться, а затем вернуться к своему прежнему состоянию.
Например, если в системе, состоящей из двух тел, происходит
передача тепла от одного тела к другому, то такая передача
сопровождается возрастанием энтропии в этой системе. Если,
однако, этот процесс протекает бесконечно медленно, то он не
исключает возможности того, что количество тепла, поглощенное
вторым телом, снова возвратится к первому телу. Такой процесс
и называется обратимым.
Но при передаче тепловой энергии от одного тела к
другому часть ее может рассеяться в пространстве. Тогда
тепловой процесс станет уже наверняка необратимым. Указывая
на формулу [1.1.3] как на выражение, которое дает выражение
энтропии, Ауэрбах, пишет:
""..." мы можем формулировать определение энтропии как
суммы количеств теплоты, когда-либо отданных телом, причем
каждое из них должно быть разделено на абсолютную
температуру отдачи. При этом нельзя забывать, что все процессы
должны быть обратимы, иначе энтропия "..." будет еще больше"
[15. 74].
Во всех реальных тепловых процессах передача тепла от
одного тела к другому неизбежно сопровождается изменением их
температуры. Температурный потенциал и служит причиной
теплового потока, при наличии которого он сглаживается, если
нет притока тепла в данную систему извне.
Но для удобства анализа тепловых процессов их разбивают
на изотермы и адиабаты, как это и имеет место в обратимом
цикле Карно.
Предпримем более детальное
выявление его содержания. На
рис.1 изображена диаграмма
цикла. Термодинамическая
система характеризуется здесь
параметрами давления
(откладывается по оси ординат),
объема (откладывается по оси
абсцисс), теплотой, температурой,
энтропией. Как уже указывалось
выше, циклом Карно описывается
процесс, происходящий в
тепловом двигателе, который
совершает работу за счет теплоты,
подводимой к рабочему телу в изотермическом процессе.
Рабочее тело (например, пар) находится в тепловом
контакте с двумя тепловыми резервуарами (имеющими
постоянные температуры) ? нагревателем (с температурой Т1) и
холодильником (с температурой Т2 ? Т1). Превращение теплоты в
работу сопровождается переносом рабочим телом определенного
количества теплоты от нагревателя к холодильнику.
Происходит все это так. Рабочее тело (например, пар в
цилиндре под поршнем) при температуре Т1 приводится в
соприкосновение с нагревателем и изотермически получает от
него количество теплоты Q1. При этом пар расширяется и
совершает работу. На диаграмме этот процесс изображен
отрезком АВ. Затем рабочее тело, расширяясь адиабатически*
(по адиабате ВС), охлаждается до температуры Т2 и приводится в
тепловой контакт с холодильником. При этой температуре,
сжимаясь изотермически (отрезок СD), рабочее тело отдает
количество теплоты ?Q2 холодильнику.
Завершается цикл Карно адиабатическим процессом
(отрезок DА), возвращающим рабочее тело в исходное
термодинамическое состояние. При постоянной разности
температур (Т1 - Т2) между нагревателем и холодильником
рабочее тело совершает за один цикл работу
?А = ?Q1 - ? Q2
[1.1.4]
Чтобы вычислить, исходя из формулы [1.1.4], коэффициент
полезного действия идеальной машины Карно, надо учесть
соотношение между теплотой и температурой. Для этого полезно
помнить аналогию, которая имеет место между механической
работой, совершаемой некоторым физическим телом на отрезке
пути s под действием силы F, и изменением теплоты ?Q,
происходящим в термодинамической системе:
?А = F* s, [1.1.5]
?Q = T * ?S.
[1.1.6]
В формуле [1.1.6] температура Т играет ту же роль, что в
формуле [1.1.5] сила F; отрезок пути s, проходимый
физическим телом, аналогичен приращению энтропии ?S в
тепловом процессе.
Передача тепла ?Q1 рабочему телу на изотерме АВ
сопровождается приростом его энтропии на величину ?S, так что
?Q1 = T1? ?S [1.1.7]
На адиабате ВС энтропия системы не меняется. Поскольку
длина изотермы СD равна длине изотермы АВ, то
?Q2 = T2 ? ?S
[1.1.7]
К.п.д. машины будет поэтому равен
? =
Цикл Карно имеет наивысший к.п.д. среди всех возможных
циклов, осуществляемых в одном и том же температурном
интервале (Т1 - Т2). В этом смысле к.п.д. цикла Карно служит
мерой эффективности других (всех возможных) рабочих циклов
[1; 244].
Если взглянуть на диаграмму рис.1 с чисто
математической точки зрения, то мы увидим, что ломаные
кривые АВС и СDА изображают функциональную зависимость
давления р от объема рабочего тела V, т.е.
р = f (V)
Поэтому площадь фигуры ABCFE представляет собой
объем работы, совершаемый рабочим телом при его расширении.
Для того, чтобы определить объем полезной физической работы,
надо из общей суммы работы вычесть энергетические затраты,
идущие на возврат рабочего тела в исходное состояние, т.е. те
затраты, которые определяются площадью фигуры ADCFE.
Полезная работа оказывается равной площади фигуры АВСD.
Теперь сделаем из всего вышеизложенного один важный
вывод, который будет использован в дальнейших выкладках. Можно
представить себе рабочее тело, заключенное не в жестком цилиндре
под подвижным поршнем, а в некоторой сферической оболочке,
которая, при нагреве содержащегося в ней газа или жидкости, может
расширяться симметрично по всем пространственным направлениям.
При этих условиях мы можем получить однозначный ответ на
следующий вопрос: что требуется, чтобы вся теплота, подведенная к
рабочему телу, превратилась в работу. Очевидно, что для этого
достаточно, чтобы, скажем, газ, взятый в качестве рабочего тела,
распространился, рассеялся по всему бесконечному пространству. На
это обстоятельство обратил внимание русский физик Б.Б.Голицын
(1862 - 1916).
Обращая внимание на формулу
?А = ?Q1 ?
[1.1.8],
по которой подсчитывается полезная работа в цикле Карно, Голицын
заметил, что этой работе соответствует некоторое конечное
перемещение поршня (в цилиндре) h = h1 - h2 . Из уравнения
[1.1.8], писал он, явствует, что хотя теплота и имеет постоянное
стремление перейти в работу, только часть ее действительно
перейдет в работу. "Чтобы вся теплота перешла бы в работу, надо
чтобы данная энергия распространилась бы на наивозможно
больший объем эфира, т.е. чтобы h = и Т2 = О. Этот пример
довольно наглядно объясняет сущность второго принципа" [16; 240].
Из тезиса Голицына напрашивается такой вывод: для того
чтобы тот или иной запас энергии мог быть превращен в работу,
необходимо и достаточно, чтобы эта энергия могла, деградируя,
рассеиваться в пространстве. Тогда появляются условия для действия
физических сил. Точнее будет сказать так: физические силы
совершают работу постольку, поскольку имеются условия для
рассеяния энергии. Физический вакуум не оказывает сопротивления
движущимся в его среде телам. Это означает не что иное, как то, что
физический вакуум представляет собой абсолютный хаос ? такое
состояние материи, при котором дальнейшая деградация энергии,
носителями коей являются движущиеся в пространстве тела, уже
невозможна.
Второй вывод. В современной релятивистской космологии
наибольшей популярностью пользуется физическая модель горячей
Вселенной. Вселенная образуется путем взрыва некоторого "первичного
атома", температура которого в момент взрыва оказывается
теоретически бесконечной. Затем такая вселенная расширяется,
температура ее падает до тех пределов (2-3о К), которые наблюдаются
в настоящее время, исходя из оценки температуры так называемого
реликтового (фонового) излучения. Будущее вселенной ? будет ли
она вечно расширяться или когда-то начнет сжиматься ? опреде-ляют
в зависимости от средней плотности заключенной в нем мате-рии.
Под материей понимаются кванты всевозможных физических полей,
т.е. такие частицы, как фотоны, электроны, нуклоны и т.п.
Если космологическая теория недооценивает или вообще
игнорирует такое пространственно-временное состояние материи,
как физический вакуум, то вряд ли ее можно признать скольнибудь
истинной. Похоже, что без понятия физического вакуума
было бы невозможно установить связь между энтропийными и
эктропийными принципами развития материи.
2. Эктропизм жизни и его масштабы
Рассматривая эктропизм жизни как явление системной
организации, мы попытаемся в данном параграфе поточнее
очертить его отличие от других типов организации или
антиэнтропийной упорядоченности, а также оценить
пространственно-временные масштабы этого явления.
Сначала, в порядке исторической справки, отметим, что
феномен антиэнтропийной организации жизни никогда не выпадал из
поля зрения научного (или близкого к научному) сообщества. В ХIХ
веке и в начале текущего столетия его соотносили с такими
понятиями, как жизненная сила, магнетическая сила и т.п. В книге
французского мыслителя Г.Дюрвилля "Призрак живых. Анатомия и
физиология души" можно, например, прочитать следующее:
"Все, изучавшие последний (речь идет о магнетизме - В.Ш.) с
философской точки зрения, понимают, что материя была бы
бездейственна, если бы ее не оживляла независимая сила, что везде
существуют материя и сила, и человек двойственен, то есть, состоит
из материального тела и тело это оживлено разумной силой,
называемой в просторечии душою или духом. Ученые магнетизеры,
изучавшие опытным образом магнетизм, по данным современной
науки знают, что магнетическая сила, выделяемая человеческим
телом, обладает значительно высшей потенциальностью, чем силы
физические и химические, и принадлежит она не телу видимому, а
силе, оживляющей тело" [17; 4].
Если бы Ф.Энгельсу попались в свое время на глаза
подобного рода высказывания, он отнес бы их в графу,
озаглавленную "Естествознание в мире духов" [18; 33 - 43]. Ведь
в книге Г.Дюрвилля речь идет о наличии у человека души и тела,
а признать существование души или духа ни один материалист
никогда не решался, даже если он относил себя к разряду
материалистов диалектических. А между тем, если вчитаться в
сочинение Дюрвилля повнимательнее, откроется любопытная
вещь: речь идет об особой силе, но не об оккультной силе
медиумов, а о той реальной силе, которая противостоит
энтропийному распаду всякого живого организма.
Г.Дюрвилль пишет: "Переданная какому-либо телу
магнетическая сила проникает в сердце этого тела, в самые атомы
его, так как она противостоит кипению, сгоранию и различным
химическим процессам, которые разлагают тело на его составные
элементы. Как я показал в своей "Магнетической физике", она
неразрушима, по крайней мере, для низших сил и воздействия
природы" [17; 5].
Мы полагаем, что синергетика теперь и начинает
заполнять ту, в прошлом незанятую, нишу в науке, где некогда
находили пристанище так называемые "магнетические силы".
Должна же, наконец, наука ответить на вопрос, почему живые
организмы обладают потенциалом устойчивого развития, а не
распадаются от теплового движения, как это должно было бы
происходить в соответствии с законами (стандартной) физики.
Для облегчения оперирования с синергетическими понятиями
введем термин "эктропийное (антиэнтропийное) поле".
Оправданием для его введения пока может служить такая простая
аналогия. Физика оперирует с разными энергетическими
потенциалами, которые проявляются в действии соответствующих
сил. Так, скажем, электрический потенциал проявляется в действии
электрических сил, магнитный - в действии магнитных сил,
гравитационный потенциал проявляется в действии сил
гравитационного притяжения. Каждому виду сил соответствует свое
(силовое) поле. Электрические и магнитные силы объединяются в
единое электромагнитное поле, ядерные силы объединяются полем
сильного взаимодействия; есть еще, помимо поля сил
гравитационного взаимодействия, поле сил слабого взаимодействия.
Но всем четырем видам взаимодействия, всем четырем
видам названных полей присуща одна общая черта. Все эти
силовые поля при всех своих действиях и противодействиях
сопровождаются рассеянием энергии, следовательно, возрастанием
энтропии. Поэтому все они относятся к полю энтропийному. Их
энергетический потенциал эквивалентен в этом отношении
тепловому (температурному) потенциалу. Ведь если
температурным потенциалом запускается действие сил,
производящих (макроскопическую) работу, то это неизбежно
сопровождается рассеянием, в данном случае, тепловой энергии и
ростом энтропии в системе.
С другой стороны, если синергетика интересуется действием
сил, которые ведут к антиэнтропийным эффектам, то мы вправе
объединить эти силы понятием эктропийного поля. Признание того
факта, что в живых организмах действуют эктропийные силы, ставит
перед исследователем такой вопрос: имеет ли эктропийное поле,
соответствующее таким силам, сугубо локальный характер или оно
существует вне и помимо живых организмов?
Специально изучая этот вопрос, Ф.Ауэрбах упростил решение
задачи, освободив ее от понятия силы, которое в некоторых случаях
приобретало мистический характер. Сила, указывал он, есть только
абстракция, а та реальность, которая стоит на самом деле за силой,
есть не что иное, как ее действие. Действие же всегда проявляется в
работе. Поэтому смотреть ли на этот вопрос с точки зрения
экономической, естественно-научной или теоретико-познавательной
? единственно реальной в жизни всегда остается работа. А весь запас
работы в мире получил название энергии, и только с ней и
приходится в данной задаче иметь дело [15; 16].
В терминах энергии и ее атрибутов поставленную здесь задачу
он обрисовывает так. Энергия неизбежно меняется качественно, и
столь же неизбежно изменяется уровень, на котором она находится.
"Эту изменяемость ее мы называем тропией. Но тенденция
происходящих изменений может, говоря чисто логически, быть
двоякая: энергия может изменяться, усиливая свою способность к
проявлению действия ? такое свойство ее мы назвали бы эктропией;
она может, затем, изменяться, уменьшая свою способность к
проявлению действия ? тогда мы будем иметь энтропию" [15; 28 -
29].
Если теперь спросить, каков же тот механизм, который
противостоит обесценению энергии, увеличивает ее ценность, то
на это, читая Ауэрбаха, мы получим такой ответ: "Жизнь ? это та
организация, которую мир создал для борьбы против обесценения
энергии" [15; 48]. Поскольку механизм, увеличивающий ценность
энергии, имеет столь же глобальный, вселенский масштаб, сколь
и механизм ее хаотизации, постольку и жизнь, в широком смысле
этого слова, является разлитой по всем просторам Вселенной.
Вопрос, сформулированный Ауэрбахом в наиболее лаконичной
форме, звучит так: "Откуда жизнь берет свою способность
действовать эктропически и притом не случайно и произвольно, а
систематически и первично? Вряд ли есть возможность откладывать
ответ на этот вопрос; во всяком случае, он где-нибудь должен быть дан,
если мы не хотим скользить по поверхности, а желаем по возможности
глубже вникнуть в исследуемый вопрос" [15; 68 - 69].
Итак, с точки зрения Ауэрбаха, жизнь с сопровождающими ее
эктропическими процессами вовсе не изолируется в отдельных
бергсоновских жизненных островках, она не есть нечто просто
аномальное, нечто исключительное на фоне непреклонных законов
физики. Жизнь имеет космологические масштабы. К такому выводу
пришел несколько позже и французский философ и
естествоиспытатель Тейяр де Шарден, рассматривая жизнь в плане
такого ее проявления, как сознание. Открыть в том, что кажется
исключительным, всеобщее ? так формулирует все ту же задачу Т. де
Шарден.
"Мы слишком часто, ? пишет он, ? испытывали это на опыте в
последнее время, чтобы еще сомневаться: природная аномалия ? это
всего лишь преувеличение до ощутимости какого-либо свойства, всюду
распространенного в неосязаемом виде. Какой-либо феномен, точно
установленный хотя бы в одном месте, в силу фундаментального
единства мира необходимо имеет повсеместные корни и всеобщее
значение". Куда ведет это правило, спрашивает он, если применить его
к случаю "самопознания" человека? [19; 55].
Вот два типа возможных суждений по поводу
поставленного автором вопроса:
1) Сознание с полной очевидностью проявляется лишь у
человека, следовательно, это единичный случай, не интересный
для науки;
2) Сознание проявляется с очевидностью у человека,
следовательно, обнаруживаемое в этой единичной вспышке, оно
имеет космическое распространение и как таковое окружено
ореолом, продлевающим его в пространстве и времени
беспредельно.
По поводу второго суждения Т. де Шарден говорит, что не
представляет себе, как можно было бы устраниться от такого
вывода, сохраняя в то же время хорошую аналогию со всей
остальной наукой. "В глубине нас самих, бесспорно,
обнаруживается внутреннее, открываясь как бы через разрыв в
центре существ. Этого достаточно, чтобы в той или иной степени
это "внутреннее" существовало везде и всегда в природе. Раз в
одной точке самой себя ткань универсума имеет внутреннюю
сторону, то она неизбежно двусторонняя по самой своей
структуре, т.е. в любой области пространства и времени, так же,
как она, например, по структуре зерниста. Таким образом, у
вещей имеется не только внешнее, но и сопряженное ему, нечто
внутреннее" [19;55].
Двойственность универсума, которая характеризуется здесь в
терминах "внешнее" и "внутреннее", может рассматриваться как с
точки зрения двойственности пространства-времени, так и с точки
зрения энергии. Первый аспект двойственности будет
проанализирован в нашем исследовании несколько позже, а здесь
скажем несколько слов о втором аспекте. Глава копенгагенской
школы в физике Н.Бор пытался использовать гносеологические
уроки квантовой механики для того, чтобы проникнуть в сущность
человеческого мышления и сознания. О каких уроках здесь идет
речь? Прежде всего имеются в виду эффекты необратимости,
которыми сопровождается всякое наблюдение в квантовой механике,
всякая регистрация атомного объекта.
"Информация об атомных объектах, ? указывал Н.Бор, ?
получается только в форме следов, которые они оставляют на
"..." измерительных приборах; таким следом является, например,
пятно удара электрона о фотографическую пластинку,
помещенную в экспериментальной установке. То обстоятельство,
что такие следы происходят от необратимых усилительных
эффектов, придает явлениям своеобразный законченный
характер, прямо указывающий на принципиальную
необратимость самого понятия наблюдения" [20; 135].
Никто не станет оспаривать того факта, что
функционирование человеческого сознания отчасти основывается на
чувственном восприятии событий и явлений внешнего мира. Но
исчерпывается ли весь процесс познания и сознания лишь этой его
внешней стороной? Касаясь этого вопроса, Н.Бор, в частности, писал:
"С биологической точки зрения мы можем толковать признаки
психических явлений, только считая, что всякий сознательный опыт
соответствует остаточному следу в организме, сводящемуся к
остающейся в нервной системе необратимой (курсив наш - В.Ш.)
записи исхода процесса "...". Рассуждая с телеологической точки
зрения, мы могли бы подчеркнуть не только полезность остаточных
следов, сказывающуюся в их влиянии на наши реакции на
последующие раздражители, но и важность того, что позднейшие
поколения уже не обременены частными переживаниями отдельных
индивидуумов; для этих поколений существенно только
воспроизведение тех свойств организмов, которые оказались
полезными для накопления и использования знаний" [20; 108 - 109].
Говоря о необратимой записи следов внешних наблюдений
в церебральной и генетической памяти человека, Н.Бор скорее
всего имел в виду необратимость того же рода, что имеет место
при образовании пятна на фотографической пластинке в том
месте, куда попадает на нее регистрируемый электрон. Однако
если подходить к понятию необратимости более строго, то нельзя
будет не заметить, что и это понятие имеет двойственный
характер. "Необратимый" ? антитеза "обратимому". Обратимым
процессом в термодинамике называется такой процесс ? это
может быть, например, когерентный волновой процесс в
квантовой механике, ? при котором энтропия в рассматриваемой
системе остается неизменной. Но отклонение от обратимого
процесса может быть двояким: как в сторону увеличения
энтропии, так и в сторону ее уменьшения.
Во втором случае мы тоже имеем необратимый процесс, но
процесс не энтропийный, а антиэнтропийный. Впервые на твердо
установленный факт существования необратимых процессов во
втором смысле, на математически-строгую проверку этого факта
было указано при анализе известных теорем К.Геделя о неполноте
формализованной арифметики в работе [21; 208]. (Геделева
формула непосредственно указывает на антиэнтропийный
характер структуры, которая записывается в человеческой памяти
благодаря тому интуитивному озарению, которому соответствует
геделева истина). Так что внутренний аспект сознания
характеризуется, с энергетической точки зрения, его
антиэнтропийной эффективностью.
Перейдем теперь к вопросу о функциональных границах
системной организации. Мы интересуемся сложными
развивающимися системами; ставим задачу выяснения природы
тех механизмов, которые позволяют относить их к разряду систем
антиэнтропийных. Если мы согласимся признать истинной
гипотезу Ф.Ауэрбаха, согласно которой эктропийный порядок во
вселенной обеспечивается жизнью, жизненными процессами,
тогда следует приготовиться к ответу на следующее возражение:
при особых обстоятельствах эктропийный порядок может
возникать и без помощи живых существ, без участия в нем каких
бы то ни было жизненных процессов.
Разве не об этом свидетельствуют кристаллы снежинок,
образующиеся из достаточно беспорядочного состояния воды? То
же самое можно сказать и о всевозможных минеральных
кристаллах, образующихся из жидких веществ в глубинах земных
недр.
На это возражение следует ответить так. Есть
существенная разница между тем порядком, который реализуется
в живых системах, и тем, который образуется в кристаллах.
Можно и этот последний порядок назвать системной
организацией, присовокупив к ней эпитет "кристаллическая".
Кристаллическая организация вещества прямо противоположна
тепловой хаотизации. Дело в том, как скажет любой человек,
знакомый с курсом вузовской физики, что атомы и молекулы
имеют тенденцию не только перемешиваться и хаотически
двигаться, но и занимать, при снижении температурного режима
их движения, такое положение, при котором их совокупная
энергия оказывается наименьшей.
Для большого количества веществ самый низкий уровень
энергии достигается как раз в кристаллическом состоянии. Если,
читаем мы, например, в книге Б.Хобринка "Эволюция", отнять у
воды энергию, остужая ее, образуются кристаллы снега или льда.
Если забрать энергию у жидких веществ, содержащихся в земной
коре, возникнут прекрасные кристаллы драгоценных камней. Для
того, чтобы разрушить эти упорядоченные структуры, необходима
дополнительная энергия [22; 60]. "Что касается молекул живых
существ, ? пишет автор, ? то здесь существует обратный закон. У
этих молекул высокий уровень энергии. При их разрушении энергия
высвобождается. Именно поэтому вы можете согреться у костра из
горящих дров, угля или нефти, представляющих собой остатки
живых организмов. По той же причине и пища, которую мы
потребляем, дает нам энергию для нашей работы, спортивных
занятий и выполнения других жизненных функций" [22; 61].
Всякий кристалл можно рассматривать как одну большую
? кристаллическую ? молекулу. Такие кристаллические молекулы
могут образовываться спонтанно, потому что для такой
организации не требуется извне поступающая к ним энергия.
Напротив, при кристаллизации энергия высвобождается.
Молекулы же живых существ не могут возникнуть спонтанно.
Для их образования требуется добавочная энергия. Но этого еще
мало. Надо еще, чтобы поступающая к ним при их организации
энергия была особым образом управляемой, способной
накапливаться, а не служить средством дополнительной
хаотизации. Такую энергию и принято называть свободной
энергией, и живые упорядоченные системы отличаются от
неживых кристаллов наличием у них этой свободной энергии.
Но это не единственное различие двух типов организации.
Выше уже говорилось о том, что Э.Шредингер называл живые
молекулы апереодическими кристаллами. В этом смысле
организации живых систем можно характеризовать как тип
антикристаллической организации.
Такое определение системной организации жизни
оправдывается тем, что все неживые кристаллические образования
удовлетворяют определенным условиям симметрии, структуры же
живых молекул, хотя и отличаются определенной упорядоченностью,
но они принципиально диссиметричны.
Тейяр де Шарден, пытаясь установить функциональную
границу между двумя типами системной организации, ввел
понятия "мира кристаллизации" и "мира полимеризации". Для
минеральных видов, указывал он как специалист-геолог,
характерно то, что подобно многим бесповоротно
фиксированным живым организмам, они пошли по пути
преждевременного замыкания в самих себе. По природе своих
структур молекулы минералов неспособны к интенсивному росту.
А чтобы расти и расширяться экстенсивно, они должны, как бы
выходя за пределы самих себя, прибегнуть к чисто внешней
ассоциации ? они смыкаются и сцепляются атом с атомом, не
сливаясь и не соединяясь по-настоящему. Иногда они
вытягиваются в нити, как в нефрите. Иногда располагаются
плоскими, как у слюды. А иногда строятся прочными клетками,
как у гранита [19; 64].
И еще об особенностях мира кристаллизации: "Простое
наслоение атомов или сравнительно несложных атомных
группировок на геометрической решетке, бесконечная мозаика
мелких ячеек ? такова структура кристалла, видимая ныне
благодаря рентгеновским лучам на фотографии. И в целом такое
же простое и устойчивое устройство приняла с самого начала
окружающая нас уплотненная материя.
Как далеко в прошлое ни заглянем, Земля в своей основной
массе видится под вуалью геометрии. Земля кристаллизуется. Но
не вся целиком" [19; 64 - 65]. Ибо существует, по автору,
минеральный химизм и органический химизм. "Как бы ни была
велика количественная диспропорция между массами, с
которыми связаны эти две функции, они не могут не являться
двумя нераздельными сторонами единого, совокупного
землеобразовательного процесса" [19; 66].
Наша задача ? определить функциональное различие
между минеральным и органическим химизмом в категориях
пространства и времени. В связи с этим следует задаться
вопросом о том, всегда ли оправдан взгляд на структуру
пространства, как на нечто такое, что полностью уподобляется
поведению твердых кристаллических тел. В статье "Геометрия и
опыт" А.Эйнштейн указывал, что из геометрической аксиоматики
нельзя получить никаких суждений о таких реально
существующих предметах, которые мы называем практически
твердыми телами. "Твердые тела, ? писал он, ? ведут себя в
смысле различных возможностей взаимного расположения, как
тела эвклидовой геометрии трех измерений; таким образом,
теоремы эвклидовой геометрии содержат в себе утверждения,
определяющие поведение практически твердых тел" [23; 61].
Дополненная таким утверждением геометрия становится,
по Эйнштейну, естественной наукой; ее можно рассматривать
фактически как самую древнюю ветвь физики. "Ее утверждения,
- читаем мы далее, - покоятся существенным образом на выводах
из опыта, а не только на логических заключениях. Будем в
дальнейшем называть дополненную таким образом геометрию
"практической геометрией" в отличие от "чисто аксиоматической
геометрии". Вопрос о том, является ли практическая геометрия
эвклидовой или нет, приобретает совершенно ясный смысл; ответ
на него может дать только опыт" [23; 85].
Таким образом, между понятием твердого кристаллического
тела и геометрией, отражающей структуру пространства (и
времени), имеется вполне определенное соответствие. Но нас
интересует, с точки зрения задач синергетики, и другой
вопрос: отвечает ли системной организации жизни специфическая
структура пространства-времени? Как увидеть в пространствевремени
черты диссиметрии, свойственные живым молекулам,
если пространственно-временное многообразие принято считать
симметричным во всех отношениях, т.е. однородным,
изотропным и т.п.?
Возможные ответы на этот вопрос будут предложены в
следующей главе книги.
Г л а в а в т о р а я
ГЛОБАЛЬНО-КОСМОЛОГИЧЕСКИЙ
УРОВЕНЬ ОПИСАНИЯ
СИНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
1. Синергетический подход к описанию галилео-евклидова
пространственно-временного порядка
Синергетический подход к описанию структуры
пространства-времени есть, как это видно из того, что изложено в
первой главе, подход энтропийно-эктропийный. Такой подход
дает возможность по-новому взглянуть на пространство-время
как на определенную систему, имеющую свою собственную
организацию. Тот феномен, который мы называем эктропизмом
жизни, коренится в свойствах пространства-времени. Мы
постараемся далее показать, что жизнь есть пограничное явление,
возникающее на границе между теми свойствами пространствавремени,
которые представляют собой аналог твердой
кристаллической организации вещества, с одной стороны, и теми
свойствами, которыми описываются жидкие и газообразные (или
плазменные) состояния вещества.
Соответственно нам придется иметь дело с поляризацией
глобального силового поля на поле сил инерциальных и поле сил
гравитационных.
Перенос синергетической парадигмы исследования явлений
окружающей нас действительности на тот уровень описания, который
оперирует категориями пространства и времени, должен, по нашему
мнению, обогатить синергетику и сделать ее полновесной и
последовательной научной дисциплиной.
В данном параграфе мы ограничимся тем описанием
пространственно-временного порядка (с выявлением его
эктропийных свойств), которое укладывается в рамки галилеевоевклидовых
преобразований. Для этого придется обратиться к
краткому рассмотрению группы преобразований Галилея с ее
динамическим и геометрическим [кинематическим]
инвариантами. Динамический инвариант опирается на
используемое в классической физике понятие меры движения.
Концепция меры движения всесторонне обсуждалась в
отечественной философско-методологической литературе.
Превосходным образцом такого теоретического обсуждения и
анализа может служить статья В.С.Сорокина "Закон сохранения
движения и мера движения в физике" [24; 103 - 146]. В ней
рассмотрены следующие вопросы:
а) Мера механического движения в классической физике;
б) Общая теория меры движения в классической физике;
в) Мера движения в теории относительности;
г) Общая теория меры движения в теории относительности
и закон взаимосвязи массы и энергии.
Из четырех вопросов мы коснемся в данном параграфе
только первых двух.
Третий и четвертый из них полезно будет рассмотреть во
втором параграфе. А вот выводы из статьи Сорокина
целесообразно изложить здесь сразу же, чтобы взглянуть на них
под некоторым новым углом зрения. Они сводятся к следующим
утверждениям:
1. Движение материи абсолютно, так как оно существует
независимо от того, по отношению к чему оно рассматривается, и
в то же время оно относительно, так как физические системы
движутся относительно других физических систем.
2. Материя движется в пространстве и во времени, и
свойства меры движения не должны противоречить
существующим свойствам пространства и времени. Но
пространство и время таковы, что существование относительной
скалярной меры движения (энергии) неразрывно связано с
существованием векторной меры движения (импульса). Импульс
? столь же универсальная мера движения, как и энергия.
3. Скалярная и векторная меры движения должны
рассматриваться как составляющие одной сложной меры,
имеющей абсолютный характер, но по-разному разлагающейся в
различных системах отсчета. Абсолютный характер этой сложной
меры движения выражается в существовании закона
преобразования ее составляющих, т.е. в существовании связи
между ее составляющими в разных системах отсчета.
Закон преобразования составляющих меры движения
таков, что эта сложная мера может считаться вектором в
четырехмерном пространственно-временном многообразии мира.
4. Принцип относительности позволяет однозначно
определить характер связи между составляющими меры
движения любой физической системы и ее скоростью в
произвольной инерциальной системе отсчета и позволяет ввести
для любой физической системы понятие инертной массы как
величины, связывающей скорость и меру движения [24; 145 -
146].
Подытоживая эти утверждения, Сорокин пишет: "По самому
понятию инертная масса связана и с импульсом и с энергией, как с
двумя составляющими единой меры движения. Выражением этой
связи является закон взаимосвязи массы и энергии (закон
эквивалентности массы и энергии), корнем которого является
существование абсолютной меры движения" [24; 146].
Начнем комментарий этих утверждений с п.4, с той его
части, которая касается (специальной) теории относительности. В
теории относительности мера движения получила особенно
наглядное выражение. Она записывается в виде четырехвектора
q(Е, ic ). Квадрат этого четырехвектора является инвариантом
преобразований Лоренца:
q [2.1.1.]
Если частица имеет нулевую массу покоя, то
Е2 - с2 = 0 [2.1.2.]
Если же масса покоя движущейся частицы отлична от нуля
и равна m0, то
Е2 - с2 = m02 c4
[2.1.3.]
Формулы [2. 1. 1], [2. 1. 2], [2. 1. 3] выражают взаимоотношение
между двумя мерами движения: мерой скалярной Е и мерой
векторной . Взаимосвязь между энергией и массой частицы
определяется выражением:
Е = mc2 , где m =
Здесь m0 есть масса покоящейся частицы, m - масса
частицы, движущейся со скоростью ?. Импульс частицы,
движущейся со скоростью ?, вычисляется по формуле
Сорокин показывает, что в классической нерелятивистской
механике энергия как скалярная мера движения обычно
определяется (для частиц, движущихся со скоростью ?) формулой
импульс ? формулой
Для скоростей движения, которые являются небольшими по
сравнению со скоростью распространения света в вакууме, массы
движущихся частиц можно считать неизменными, так что не
учитывается различие между m0 и m.
Обозначим теперь скалярную меру движения физического
тела через E( ), а векторную - через и сведем их вместе,
как это сделано в статье Сорокина, допуская, что и относительно
неподвижная частица обладает некоторой энергией покоя E(o) и
импульсом Р(о):
[2.1.4.]
Эти формулы, указывает Сорокин, позволяют видеть
зависимость меры движения от инертной массы физической
системы. ""..." для любой физической системы, ? пишет он, ?
импульс пропорционален ее "скорости", а избыток энергии над
энергией "покоя" (т.е. в состоянии с нулевым импульсом),
пропорционален квадрату скорости. Энергия и импульс связаны
со скоростью одной и той же величиной - инертной массой,
которая не зависит от состояния системы (в частности, и от ее
"скорости") и определяется только природой системы.
Существование закона преобразования составляющих меры
движения, т.е. связи между этими составляющими в разных
инерциальных системах отсчета, позволяет считать меру
движения единой сложной величиной, отражающей абсолютность
движения" [24; 125].
Сделаем по отношению к сказанному некоторые
дополнительные разъяснения. Термин скорость автор берет в
кавычки, очевидно, для того, чтобы подчеркнуть относительный
характер скорости. Далее, когда говорится о законе
преобразования составляющих меры движения, то имеется в виду
закон преобразования группы Галилея, которая является
нерелятивистским аналогом группы преобразования ПуанкареЛоренца
(иногда ее называют просто группой Лоренца) в
специальной теории относительности. В общем, формулы [2.1.4]
представляют собою нерелятивистский аналог формул [2.1.1] и
[2.1.3], взятых из теории относительности. Но между теми и
другими есть и существенная разница - существенная, как мы
увидим далее, с точки зрения синергетики. Если инвариантом
галилеевых преобразований является просто (положительная)
масса (m) частицы или физической системы, то инвариантом
преобразования Лоренца является квадрат массы покоя. Таким
образом, переход от динамического инварианта преобразований
Галилея к динамическому инварианту преобразований Лоренца
открывает математическую возможность существования частиц,
обладающих отрицательными массами.? А квантовая теория,
изучающая дискретные состояния физических (квантовых)
систем, оправдывает скачкообразные переходы от полей, кванты
которых обладают неотрицательной массой покоя, к полям с
квантами, характеризуемыми отрицательными массами.
Следующий наш комментарий касается п.2. Обращаем
внимание на следующее утверждение: "Материя движется в
пространстве и времени, и свойства меры ее движения не должны
противоречить свойствам пространства и времени" [24; 145].
Речь идет, очевидно, о геометрических свойствах пространствавремени
и прежде всего о таком свойстве пространства-времени,
которые выражаются двумя геометрическими инвариантами для
группы преобразований Галилея и для группы преобразований
Лоренца. В первом случае таким инвариантом является
расстояние между двумя точками трехмерного пространства,
квадрат которого дается, согласно теореме Пифагора, следующей
формулой:
?l2 =?х2+?у2+?z2 [2.1.5]
Во втором случае речь идет о пространственно-временном
интервале, которым определяется "расстояние" между двумя
событиями в мире Минковского. Квадрат этой величины, как
известно, записывается в виде:
?s2 = c2?t2 - ?x2 - ?y2 - ?z2
[2.1.6]
В классической физике и специальной теории
относительности имеется логическая согласованность между
геометро-кинематическими инвариантами ?l2 и ?s2 и
динамическими инвариантами, определяемыми соответственно
формулами [2.1.4] и [2.1.3]. В обоих случаях имеет место закон
сохранения энергии-импульса. Однако в общей теории
относительности, претендующей на то, чтобы быть
релятивистской теорией гравитации, вместо четырехмерного
вектора энергии-импульса вводится в рассмотрение тензор
энергии-импульса. Вводится он в теорию наряду с метрическим
тензором , употребляемым для обобщенного выражения
квадрата пространственно-временного интервала [2.1.6], которое
записывается в дифференциальной форме следующим образом:
[2.1.7],
где dx0=cdt, dx1=dx, dx2=dy, dx3=dz. Выражение это имеет вполне
определенный геометрический смысл, установленный еще
исследованиями Гаусса и Римана. Если g00 = 1, g11 = g22 = g33 =
?1, а остальные компоненты метрического тензора
оказываются равными нулю, то это выражение переходит в
формулу [2.1.6].
По-другому обстоит дело с тензором энергии-импульса.
Выражение меры движения посредством тензора (точнее говоря,
псевдотензора), а не четырехвектора, как это имеет место в
специальной теории относительности, приводит к тому, что в
общей теории относительности законы сохранения энергии и
импульса не соблюдаются. С точки зрения синергетического
подхода к изучению свойств пространства и времени теория,
которая нарушает принцип сохранения энергии, не является
истинной теорией. Об этом еще будет речь впереди. Сейчас
ограничимся только одним существенным замечанием.
Синергетика как наука строится на учете ценности энергии; она
изучает как те процессы, которые ведут к обесценению энергии,
ее энтропизации, так и те процессы, в которых ценность энергии
возрастает (эктропизм жизни). Но такой учет возможен только
при условии, что энергия при всех своих возможных
превращениях никогда не теряется бесследно и не возникает из
ничего.
Поэтому мы должны согласиться с тезисом Сорокина о том,
что проанализированная им сложная мера движения (четырехвектор
энергии-импульса в специальной теории относительности) имеет
абсолютный характер. Столь же абсолютный характер имеет закон
взаимосвязи массы и энергии, корнем которого является
существование этой самой абсолютной меры движения.
Другое дело ? синергетический вопрос о существовании
частиц с отрицательными массами, которые могли бы быть
ответственными за существование антиэнтропийных процессов.
Гипотеза о существовании таких частиц вполне согласуется с
релятивистской формулой [2.1.3], которая выполняется как при
m0?0, так и при m0?0.
Приступая теперь непосредственно к описанию галилеоевклидова
пространственно-временного порядка, мы будем
исходить из закона сохранения движения в смысле его единой
меры движения. Говоря об энергии, о законе сохранения энергии,
мы всякий раз будем иметь в виду, что закон сохранения энергии
является всего лишь одним из аспектов закона сохранения
движения (в формулировке Сорокина). Об этом важно помнить
по той простой причине, что одного закона сохранения энергии
недостаточно для того, чтобы, опираясь на понятие энергии,
можно было судить об эктропийном порядке в пространствевремени.
Обратим внимание снова на формулы [2.1.4]. В правых
частях обоих равенств стоят у Сорокина слагаемые E(o) и Р(o).
Смысл слагаемого E(о) достаточно ясен. С точки зрения теории
относительности E(о) = mc2. Первая формула, таким образом,
является записью в нерелятивистском приближении формулы
Эйнштейна
E = mc2 , когда m ? m0.
Во второй формуле, выражающей величину импульса, Р(o)
приравнивается нулю. Таким образом, если скорость движения
частицы или вообще физической системы равна нулю, то ее
энергия оказывается отличной от нуля, а импульс принимает
нулевое значение. Понятно, что это имеет место в любой
инерциальной системе отсчета, относительно которой данное
физическое тело покоится. Поэтому равенство Р(o) = o есть
равенство относительное. Возникает вопрос: можно ли найти
такую систему отсчета, в отношении которой равенство Р(о) = о
имело бы абсолютное значение? Таковой должна была быть
абсолютная система отсчета, ассоциируемая, как ранее полагали,
с классическим эфиром, заполняющим пространство и
остающимся всегда неподвижным. Теория относительности, как
известно, гипотезу о существовании такого эфира отвергла. На
какое-то время воцарилась парадигма пустого пространства.
Однако квантовая физика вскоре вынуждена была отказаться от
идеи пустого пространства, поставив на место эфира
классической физики ту среду, которая получила название
физического вакуума. Можно ли с учетом этого обстоятельства
ставить вопрос о вещественном теле, находящемся в покое
относительно физического вакуума? Если он, этот вопрос, как-то
интуитивно и представляется бессмысленным, то все же
требуется разъяснение, почему он не имеет смысла. Большинство
физиков, не особенно задумываясь над данной проблемой,
скажет, что физический вакуум не есть классический эфир.
Поэтому с ним нельзя ассоциировать абсолютную систему
отсчета. А не указав такой системы, бессмысленно гадать о том,
покоится или движется относительно вакуума то или иное
физическое тело. Но этот ответ явно недостаточен, и мы
постараемся постепенно сделать его как можно более точным.
Скажем для начала так. Можно допустить, что всякое нечто,
возникающее из физического вакуума - частица, физическое тело
или какая-либо физическая система - всегда обладает, в отличие от
вакуума, некоторым упорядоченным, направленным в пространстве,
движением. Если на данное тело не действуют внешние силы, его
движение будет инерциальным. И, если это так, придется
пересмотреть первые два динамических закона ньютоновой
механики и исключить из их формулировки понятие покоя.
С этой точки зрения с физическим вакуумом можно
ассоциировать абсолютную систему отсчета, но придется
учитывать то обстоятельство, что такое "обездвиженное
состояние" для всякой реальной физической системы будет
предельным; оно недостижимо, подобно тому, как недостижимо
движение тел со световой скоростью. Иначе говоря, остановить
организованное в пространстве движение тела означало бы
разрушить это тело, хаотизировать его, слить его, как нам
представляется, с физическим вакуумом (подробно об этом см.
ниже). Сказанное означает, что всегда можно указать такую
инерциальную систему отсчета, для которой слагаемое Р(o) в
формуле
будет равно нулю. Но P(o) входит в данную формулу неслучайно.
Этот "нулевой" привесок к эмпирически вычисляемому импульсу
имеет в общем-то такой же смысл, как и слагаемое E(о) в
формуле
Поясним эту мысль несколько иначе. Тело, не имеющее
импульса движения, находилось бы в движении только
относительно потока времени, ибо остановить течение времени
невозможно. Это было бы движение, организованное
относительно времени, но никак не проявляющее себя в
пространстве. Пришлось бы в таком случае использовать два
понятия инерциального движения - инерциальное движение во
времени (при покое в пространстве) и инерциальное движение во
времени и в пространстве. Но тогда и масса тела, определяемая
как "мера инертности", разделилась бы на две части или имела бы
два аспекта, полагаемые как масса временная и масса
пространственно-временная.
Такая неопределенность в статусе понятия массы, в ее
взаимоотношении с понятием энергии и послужила основанием
для обстоятельного исследования, предпринятого Сорокиным.
(Заметим, между прочим, что статья его первоначально была
опубликована в журнале "Успехи физических наук", т.LIX, вып.
2, июнь 1956 г.). Обратим внимание на постановку данной
проблемы, как она сформулирована самим автором. Он пишет,
что происходившее, в течение последних лет обсуждение смысла
закона Эйнштейна (называемого также законом эквивалентности
массы и энергии), несмотря на то, что в нем приняло участие
большое число физиков и философов, все же оставляет
впечатление неудовлетворенности. Закон Эйнштейна связывает
два, на первый взгляд, совершенно различных понятия - энергии
и массы - из которых только понятие энергии кажется достаточно
ясным. Понятие же массы при обсуждении закона Эйнштейна
обычно не анализируется, может быть, потому, что оно считается
привычным. В лучшем случае мимоходом упоминают, что "
масса есть мера инертности". В действительности же понятие
массы совсем не так просто" [24; 103].
И в самом деле: что, казалось бы, может быть более
несовместимым, как энергия - активное начало во всевозможных
движениях и изменениях - и масса как нечто инертное,
сопротивляющееся движению? Поэтому Сорокин и констатирует
имеющееся тут замешательство в умах некоторых физиков:
"Сказать, что масса есть мера инертности, значит ничего не
сказать, так как совершенно не ясно, что такое инертность, и еще
менее ясно, как определяется ее мера.
В этой неотчетливости понятия массы и заключается, на
наш взгляд, причина того, что обсуждение закона Эйнштейна не
привело к выяснению его смысла" [24; 103].
Вместо "меры инертности" автор ввел понятие меры
движения. А с его учетом становится ясно, что масса представляет
собой характеристику организованного движения, т.е. движения
организованно осуществляемого как во времени, так и в
пространстве. Масса тела есть, таким образом, характеристика
движения, отличного от хаотического движения физического
вакуума, ибо вакуум никаких инертных свойств не проявляет. (Он, в
частности, не оказывает никакого сопротивления движущимся через
него телам). Вполне понятно и другое: энергия физического вакуума
обычно оценивается как величина бесконечно большая, но ее
невозможно использовать для производства какой-либо физической
работы, так как она полностью обесценена, доведена до того
состояния, которое называется абсолютным хаосом.
Всякое же физическое тело или любая совокупность
атомных частиц, движущаяся в пространстве как нечто целое,
обладает определенным запасом энергии, которую можно
превратить в физическую работу.
Вот тут и открывается синергетическая перспектива при
изучении пространственно-временного порядка. В этой перспективе
прослеживается определенная аналогия между свойствами
организованного движения, рассматриваемого применительно к
состоянию движения отдельного тела, и свойствами состояния
самого пространства-времени. Мы будем иметь в виду вначале
инерциальное состояние пространства-времени, отвечающее за
инерциальное (свободное от внешних влияний) движение тел.
Одним словом, речь пойдет в этом параграфе об инерциальном
порядке пространства-времени.
Еще в то время, когда не знали о теории относительности, во
второй половине XIX столетия немецким психологом Людвигом
Ланге (1863 - 1936) было создано величественное по своей
прозорливости учение о поле инерциальных сил. Оно достаточно
подробно изложено немецким физиком Максом Лауэ в его книге
"Статьи и речи" [25]. Мы укажем здесь на самое существенное в этом
учении - существенное с точи зрения термодинамической
интерпретации пространства-времени.
Излагая теоретические открытия Ланге, Лауэ дает к ним
следующий комментарий. Этот ученый, говорит он, следовал той
концепции пространства и времени, которая была разработана
И.Кантом. Так как пространство и время, по Канту, являются
априорными формами чувственного созерцания, человеческое
сознание никогда не сможет отойти от них, избавиться от опоры на них.
Физика вынуждена размещать предметы в пространстве и времени,
тогда как психология обходится лишь представлением о времени.? Но
если это так, то, поскольку физика не обходится без измерительных
процедур и оперирует количественными данными о внешнем мире,
встает вопрос об измерении пространственной протяженности и
временной длительности. Кант рассматривал протяженность и
длительность как a priori заданные величины.
Но здесь, как указывает Лауэ, мы в наше время не можем
следовать за немецким философом. Дело в том, что
представления о пространственной протяженности и временной
длительности вошли в сознание ученых как представления о
континуальных многообразиях. И отказаться от этого нельзя, как
нельзя отказаться, добавим мы от себя (В.Ш.), от признания того,
что среда физического вакуума не имеет атомарного строения. Но
в континууме, указывает Лауэ, не содержится собственной
системы мер. "Это проще всего видно на одномерном примере:
цепь имеет собственную меру - ее звенья можно пересчитать. Но
повсюду однородная, а значит, непрерывная нить не содержит в
себе метрики. Чтобы ее измерить, нужно приложить, по старому
портновскому способу, масштаб, перенося его деления на нить.
Так нет и априорной меры времени" [25; 280]. Чтобы все же
отыскать такую меру, надо создать соответствующую теорию
меры, исходя из каких-то признанных физических законов.
"Хотя пространство трехмерно, ? добавляет Лауэ, ? здесь
дело обстоит аналогично. Представление о пространстве также
не включает "меток частей", на которых может быть основано
измерение, ибо оно также континуально. В обоих случаях
опытная наука, значит и физика, должна заботиться о
возможности измерения" [25; 280].
Аналитическая геометрия Декарта, основанная на
евклидовой (синтетической) геометрии, дает способ
математического вычисления расстояния между двумя
пространственными точками. Для этого, как известно,
используется теорема Пифагора применительно к пространству
двух и трех измерений. Но этим проблема измерения в физике
пространственного и временного параметров полностью не
решается, ибо должна быть еще указана система отсчета, в
которой проводятся измерения. Как определить такую систему
отсчета? - Вот вопрос, на который Ланге дал в свое время вполне
удовлетворительный ответ. Об этом ответе Лауэ пишет так:
"Лишь в 1885 г. пришло озарение к молодому психологу из
Лейпцига по имени Людвиг Ланге. Он напоминает нам почти яйцо
Колумба, когда разъясняет: необходимая ньютоновской механике
система отсчета и соответствующая мера времени полностью
определяются целью, которую они должны достичь, а именно дать
основу для ньютоновского закона движения" [25; 282].
Под ньютоновским законом движения надо понимать три
сформулированные Ньютоном закона динамики. Единственная
поправка, которую теперь следует здесь внести, касается понятия
состояния покоя. Выше уже было указано, что с точки зрения
теории меры движения, изложенной Сорокиным, абсолютного
покоя, как-то ассоциированного с абсолютным пространством
Ньютона, не существует. Но посмотрим, что говорит по этому
вопросу Лауэ далее.
"Экспериментатор, - пишет немецкий физик, - ищет систему
отсчета и меру времени, дающие этот закон (т.е. закон Ньютона -
В.Ш.); тогда он владеет правильной системой отсчета и правильной
мерой времени. Если механика Ньютона вообще соответствует
действительности, то такая система должна существовать. Поскольку
галилеевский принцип инерции, согласно которому в отсутствии сил
координаты тел суть линейные функции времени, является частью
механики Ньютона, Ланге назвал такие правильные системы отсчета
"инерциальными системами", а правильную меру времени ?
"инерциальным временем". Оба понятия сохранены в науке" [25; 282
- 283].
Как это ни странно, хотя оба эти понятия действительно
сохранены и используются в науке, произошла большая путаница при
выборе систем отсчета в общей теории относительности. Об этом речь
в следующем параграфе.
Теория Ланге включает в себя следующие определения и
теоремы:
Определение I. Инерциальной системой называется такая
система координат, в которой сходящиеся в одной точке разные
траектории трех материальных частиц, выброшенных
одновременно из одной и той же точки пространства и
предоставленных затем самим себе, все прямолинейны.
Теорема I. Относительно инерциальной системы
траектория любой четвертой точки, предоставленной самой себе,
прямолинейна.
Определение II. Инерциальной шкалой времени называется
такая шкала времени, при которой предоставленная самой себе
точка движется равномерно по своей инерциальной траектории.
Теорема II. Относительно инерциальной шкалы времени
любая другая точка, предоставленная самой себе, движется
также по своей инерциальной траектории равномерно.
Определения эти, указывает Лауэ, имеют смысл
безотносительно к опыту, правда, их ценность была бы
незначительной, если бы опыт не подтверждал обе теоремы. Но
мысль Ланге идет дальше; из нее следует заключение, что вся
динамика Ньютона (к которой, как тогда полагали, можно свести
всю физику) имеет силу в инерциальной системе отсчета и для
инерциальной шкалы времени [25;155].
Говоря о научном достижении Ланге, Лауэ утверждает, что
фактически физики еще до него шли по пути к решению той
задачи, которую удалось разрешить немецкому психологу. Но об
этом ученом, в конце концов, забыли. И, стараясь извлечь его из
этого незаслуженного забвения, Лауэ делает такое заключение:
"История физической системы отсчета для пространства и
времени имеет три большие главы. Первую можно назвать "От
Аристарха Самосского до Николая Коперника"; третья носит,
конечно, имя Эйнштейна. Но вторая должна по праву называться
"От Николая Коперника до Людвига Ланге"" [25; 162].
Нам представляется, что концепция инерциальных систем
отсчета, высказанная явно Ланге и принятая явно или неявно
большинством физиков, имеет не только историческое значение. Она
позволяет развить термодинамический, а, следовательно, и
синергетический подход к изучению структуры пространственновременного
многообразия. Это, кажется, предвидел и М.Лауэ, когда
заявлял, что инерция тел, о которой говорит механика, "становится
здесь действием "направляющего поля"" [25; 283]. Понятие
направляющего инерциального поля означает такое состояние
пространства-времени, при котором, скажем об этом еще раз, движение
тел является упорядоченным, организованным, удовлетворяющим
законам того порядка, который определяется, по образному
выражению К.Геделя, "компасом инерции" [26], [27;313].
Раз мы удостоверились в существовании такого
пространственно-временного порядка, то нетрудно сделать и
последующие, на первый взгляд, неожиданные выводы. А именно:
нарушение этого порядка требует силового вмешательства.
Силовое вмешательство означает наличие энергетических затрат. А
всякие энергетические затраты, реализуемые посредством
свершения физической работы, ведут к обесценению, рассеянию
энергии. Фактор обесценения энергии позволяет посмотреть на
проблемы пространственно-временного порядка под углом зрения
принципа Ле Шателье-Брауна? и понять, что инерциальный
порядок реагирует на силовое воздействие так, чтобы ослабить
фактор этого воздействия.
Действительно, всякое воздействие на инерциальное
движение тела, нарушающее такое движение, означает, что
имеется некоторый силовой (энергетический) потенциал, который
ответственен за данное действие. Соответствующий расход,
рассеяние энергии ведет к ослаблению, уменьшению этого
потенциала. Таким образом реализуется обратная связь между
инерциальным порядком и внешними для него силами. Наличие
этой связи позволяет говорить уже не просто о порядке, а о
соответствующей системе и системной организации
пространства-времени. Только здесь граница, отделяющая
инерциальную пространственно-временную систему от внешней
среды (от других систем), есть не граница пространственная, а
граница функциональная. (Функциональная - в том смысле,
который разъяснялся нами во введении и в первой главе).
Синергетический подход к изучению пространствавремени
позволяет, как нам представляется, уяснить природу
инерциальных сил. Инерциальные силы возникают как реакция на
воздействия, ведущие к нарушению инерциального порядка. Это
- аналог того явления, который имеет место при энергетических
затратах, направленных на то, чтобы разрушить какой-либо кусок
кристаллизованного вещества.
О том, что в понимании сущности инерциальных сил до сих
пор оставались неясные моменты, свидетельствуют многие физики,
пытающиеся разобраться в этом вопросе. Одна из первых попыток
такого рода принадлежит Г.Герцу, о чем свидетельствует немецкое
издание его "Принципов механики" (1894). Герц в своих
рассуждениях опирается, в частности, на следующие наглядные
представления. По законам Ньютона сила является чем-то
первичным, сила есть принцип всякого изменения движения.
Допустим, что мы вращаем на бечевке камень. Рука действует на
бечевку и тем самым на камень, заставляя его отклониться от
равномерного и прямолинейного движения. По третьему закону
Ньютона рука также испытывает усилие, которое вызывается
центробежной силой, возникающей за счет инерции камня. Таким
образом, инерцию камня мы вынуждены рассматривать дважды:
сначала как массу, затем как силу. "Можем ли мы, - спрашивает
Герц, - без запутывания исходных идей вдруг начать говорить о
силах, которые возникают посредством движения, которые являются
следствием движения?" [28; 354].
Герц, если выразиться несколько другими словами,
спрашивает о том, имеем ли мы право вводить в рассмотрение
силы, которым сопутствует (инерциальное) движение, а не
изменение этого свободного движения. А после этого заявляет:
"Смысл третьего закона заключается в том, что силы всегда
связывают два тела и направлены от первого ко второму так же,
как от второго к первому. Мне кажется, что концепция силы,
принятая нами в связи с третьим законом, с одной стороны, и
первые два закона, с другой, являются несколько различными.
Этого достаточно, чтобы произвести логическую путаницу,
следствия которой продемонстрированы в выше приведенном
примере" [28;354].
Если характеризовать точнее источник этой путаницы, то
он заключается в следующем. Действие инерциальных сил на
физические тела, зафиксированное повседневным опытом, ничем
особенным не отличается от действия других сил, скажем, сил
гравитационных. Но пытаясь подчинить эти силы третьему
закону Ньютона, мы должны были бы указать ту физическую
систему, которая воспринимает на себя реакцию (по принципу:
действие равно противодействию) от тела, вовлеченного в
инерциальное движение. Но тогда возникает вопрос: где
находится эта система?
Пытаясь ответить на него, акад. Л.И.Седов прибегает к
следующему рассуждению:
"В ньютоновской механике указанные выше внешние силы
инерции по своим физическим проявлениям также полностью
эквивалентны силам тяжести, причем физическое значение имеют
только суммарные массовые силы?, гравитационные силы и силы
инерции. Единственная особенность массовых сил инерции связана с
тем, что если руководствоваться третьим законом Ньютона о силах
действия и противодействия, то силу противодействия внешним силам
инерции нельзя прикладывать к массам и полям внутри Солнечной
системы, в которой выделяется инерциальная система координат" [29;
12 - 13].
Седов говорит о том, что обратный адрес инерциальных сил не
находится в пределах Солнечной системы. Но где же тогда он
находится, если все-таки существует? В нашей Галактике? В
Метагалактике? На вопросы такого рода, по нашему мнению, вообще
нельзя дать разумного ответа, потому что они неправильно
сформулированы. Попросту говоря, просто бессмысленны. А почему
бессмысленны, становится понятным из системно-организационного
осмысления структуры пространственно-временного многообразия.
Та "единственная особенность" сил инерции, о которой
говорит в данном случае Седов, не является чем-то
малозначительным, ибо затрагивает фундаментальные основания
синергетики. Синергетика интересуется тем, как из хаоса
возникает порядок, как формируются из хаотического состояния
материи организованные системы разных степеней сложности
[30]. Описываемый в данном параграфе пространственновременной
порядок является, по-видимому, первой ступенью
порядка, который возникает из абсолютного хаоса. А в состоянии
такого абсолютного хаоса находится, как видно, физический
вакуум.
В самом деле, как понять то обстоятельство, что
физический вакуум, будучи некоторой материальной
субстанцией, не оказывает никакого сопротивления движущимся
в нем частицам или телам? Некоторые физики, пытаясь ответить
на этот неизбежный вопрос, формулируют достаточно
прихотливые гипотезы. Так, в обзорной статье И.Л.Розенталя
"Элементарные частицы и космология (Метагалактика и
Вселенная)" можно прочитать о том, в чем состоит
привлекательность основной идеи инфляционной космологии* в
свете особых свойств физического вакуума.
"Физическая привлекательность этой идеи, ? пишет
Розенталь, ? связана с основным свойством вакуума,
рассматриваемым как макроскопическая релятивистская форма
материи. В этом случае свободная частица, проходящая через вакуум,
должна сохранять свою скорость. В противном случае (частица
тормозится) вакуум будет эфиром, давно отвергнутым теорией
относительности. Но такая особенность материи сохранять скорость
частицы возможна лишь при уникальном уравнении состояния:
( - плотность энергии вакуума, - его давление). В
этом случае торможение частицы полностью компенсируется
ускорением, обусловленным давлением" [32; 805].
Трудно понять, о плотности какой энергии делается в
данном случае высказывание. Идет ли речь о потенциальной
энергии, которая может быть освобождена из единицы объема
вакуума и измерена, будучи превращенной в физическую работу?
Или здесь говорится о кинетической энергии (что маловероятно)?
Или имеется в виду тепловая энергия, и физический вакуум
отождествляется с термодинамической системой? Первый случай
отпадает, поскольку никому до сих пор извлекать из физического
вакуума полезную энергию не удавалось и вряд ли удастся.
Отпадает, наверняка, и второй случай, поскольку, с точки зрения
меры движения, направленный поток энергии характеризуется
еще и отличным от нуля импульсом движения (световое давление
в опытах П.Н.Лебедева).
Остается единственная возможность: считать вакуум
термодинамической системой и отождествить параметр с
энергией теплового движения. Но энергия теплового движения в
термодинамической системе подразделяется на свободноактивную,
которую можно превратить в физическую работу, и
пассивную. Доля свободной активной энергии зависит, как это
было показано в
1 первой главы, от перепада температур в
системе и внешней среде. Имеется ли такой температурный
перепад в физическом вакууме? Ответ отрицателен, ибо вакуум
заведомо является в тепловом отношении однородной средой.
Остается только одно логически возможное допущение.
Физический вакуум действительно представляет собой
термодинамическое состояние пространственно-временного
многообразия, но такое состояние, энергия которого полностью
обесценена. Вакуум есть абсолютный хаос, и поскольку он
абсолютный хаос, никакое дальнейшее рассеяние (обесценение)
энергии в нем невозможно. А если так, то в нем не могут
проявиться и никакие силы сопротивления, ибо, как мы видели
выше, всякое действие физических сил сопровождается
пространственным рассеянием энергии. Такое рассеяние является
необходимым и достаточным условием проявления физических
сил, в отличие от третьего закона Ньютона, которым
очерчивается только достаточное условие тех изменений в
физических системах, которые происходят в процессе силовых
взаимодействий.
Синергетику интересуют, однако, не только те процессы, в
которых нарушается возникший из хаоса порядок, но и те, и главным
образом, те процессы и явления, при которых возникают
организованные системы. Но об этих явлениях, особенно о тех из
них, при которых имеет место антикристаллическая организация
живых систем и вообще сложных развивающихся систем, речь
пойдет далее.
2. Релятивистский пространственно-временной порядок.
В этом параграфе нам предстоит рассмотреть отчасти те же
вопросы, что были поставлены в предыдущем параграфе, но уже с
рядом уточнений, привносимых в учение о пространстве-времени
специальной и общей теорией относительности. Почему синергетика,
поставим мы вопрос, должна уделять внимание общей теории
относительности или релятивистской теории гравитации? Выше уже
высказывалось суждение, согласно которому физический вакуум
является единой основой, единым источником, из которого
возникают два вида организации - организации кристаллической и
организации антикристаллической (апериодической, по
Шредингеру). Для понимания того, как образуется системная
организация второго вида, надо, очевидно, учитывать отображение в
структуре пространства-времени результатов гравитационных
взаимодействий между материальными объектами.
Одним словом, для синергетики первоочередной по
важности становится задача - "преодолеть" теоретически
кристаллический порядок пространственно-временного
многообразия, чтобы перейти от него к организации живых
систем или, по крайней мере, тех систем, которые обладают
свободной энергией и проходят системные стадии эволюции, как
это видно на примере Земной биосферы.
К релятивистским уточнениям концепции галилеоевклидова
пространственно-временного порядка и понятия меры
движения мы будем подходить двумя путями - путем, ведущим
от группы преобразований Галилея к группе преобразований
Лоренца, и путем сравнения принципиальных положений двух
релятивистских теорий - общей (ОТО) и специальной (СТО).
Этот сравнительный анализ поможет подвести черту под
решением непростого вопроса о системах отсчета.
В годы интенсивного развития в нашей стране (СССР)
научных исследований, обнимаемых рубрикой "Философские
вопросы естествознания", был опубликован ряд ценных
коллективных трудов или сборников, которые не потеряли своего
эвристического значения и в нынешнее время. Стоит обратить
внимание, например, на сборник "Философские проблемы теории
тяготения Эйнштейна и релятивистской космологии",
опубликованный в 1966 г. в Киеве [33]. Краткое и наиболее
доступное введение в тематику СТО и ОТО дано в статье акад.
В.А.Фока "Физические принципы теории тяготения". Мы изложим
наиболее важные из них, чтобы найти в них опору при дальнейшем
углублении в предмет синергетики.
В.А.Фок, прежде всего, определяет понятие физической
относительности, которое учитывает как изменение свойств
физических объектов при переходе от одной системы отсчета к
другой, так и то, что в них остается неизменным при таком
переходе. Важным моментом является проведение различия
между понятием системы отсчета и понятием системы координат
- координатной сетки (наподобие географической сетки -
широты и долготы - на земном глобусе). Указывается на
аналогичное различие, существующее между принципом
инвариантности, с одной стороны, и принципом ковариантности,
с другой.
Перечисляя положения, сформулированные Фоком, мы
снабдим их некоторыми дополнительными пояснениями, что не
будет излишним ввиду предельной краткости изложенных
автором формулировок. Начнем с пункта, касающегося понятия
относительности.
1. Физическую относительность следует определять как
существование соответственных процессов в двух лабораториях
(или, что то же, как одинаковость физических условий в них).
Понятие системы отсчета может быть выведено из понятия
лаборатории. Следовательно, понятие это представляет собой
абстракцию от лаборатории - такую, в которой учитывается лишь
движение лаборатории как целого.
Этот пункт не нуждается в каких-либо дополнительных
комментариях.
2. Понятие системы отсчета не совпадает с понятием
системы координат. Между инерциальными и неинерциальными
системами отсчета имеется существенное различие.
Это существенное отличие, отметим мы, состоит в том, что,
как уже указывалось выше, инерциальные системы удовлетворяют
той цели, с которой они вводятся в рассмотрение - служить основой
для ньютоновских законов движения и их модификации в
специальной теории относительности.
3. Ковариантность уравнений не означает ковариантности
начальных и предельных условий: последние не ковариантны.
Для формулировки физической относительности одной
ковариантности уравнений недостаточно, а необходимо ввести
принцип адаптации физических явлений к новым переменным.
Физическая относительность имеется лишь тогда, когда есть не
только ковариантность, но и возможность физической адаптации.
Когда говорится о ковариантности, речь идет об
одинаковости написания физических уравнений, когда
сохраняются их формы, несмотря на то, что путем некоторых
преобразований совершается переход от одного вида
независимых переменных к другому виду. Будут ли новые
переменные иметь физический смысл? Этот вопрос остается
открытым. Можно предположить множество таких версий
преобразования переменных, при которых ковариантность
уравнений будет соблюдена, но эти уравнения уже не будут
адаптированы к описанию реальных физических процессов. Об
этом Фок говорит в п.7.
7. Адаптация состоит в том, что введение новых переменных
сопровождается таким изменением физических процессов, чтобы в
результате совокупности обеих операций все функции, описывающие
процесс (в том числе компоненты тензоров), сохранили свою
математическую форму. В этом смысле можно считать, что
физическая относительность требует инвариантности.
ОТО Эйнштейна этому условию явно не удовлетворяет. В
ней допускаются такие преобразования переменных, при которых
не сохраняется мера движения, нарушается принцип сохранения
энергии.
8. Физическая адаптация возможна в однородном
пространстве (преобразования Лоренца), а также в пространстве
Эйнштейна при островном распределении масс. Физическая
адаптация возможна в гармонических координатах, и в них имеют
место преобразования Лоренца.
Гармоническими координатами Фок называет такую систему
отсчета координат, которая на бесконечности совпадает с
совокупностью инерциальных систем отсчета, связанных
преобразованиями Лоренца. Т.е. в основу релятивистской теории
гравитации Фок кладет псевдоевклидову геометрию мира
Минковского. Впоследствии, наряду с плоским геометрическим
миром Минковского, он рассматривал и однородное пространствовремя
с постоянной, отличной от нуля, кривизной.
В пространстве с постоянной кривизной, описываемом
будь то геометрией Лобачевского или геометрией Римана,
свободное движение тела совершается по геодезической линии,
отличающейся от прямой в смысле евклидовой геометрии, от
прямой, прочерчиваемой в мире Минковского.
9. Сущность идей, действительно лежащих в основе теории
тяготения Эйнштейна, сводится к следующему. Согласно
хроногеометрической идее, мир есть четырехмерное многообразие
пространства и времени с индефинитной метрикой. Согласно идее
единства метрики и тяготения, то и другое описывается одними и
теми же величинами (метрическим тензором, компоненты которого
являются в то же время гравитационными потенциалами). Единство
метрики и тяготения возможно лишь на основе отказа от жесткости
метрики, позволяющего учитывать зависимость ее от происходящих
в пространстве процессов (прежде всего от движения масс) [33; I-IV].
Под метрикой здесь понимается выражение квадрата
пространственно-временного элемента в следующем виде:
[2.2.1]
где dx1=dx, dx2=dy, dx3=dz, dx4=cdt.
Метрический тензор представляет собой совокупность
величин , которую можно представить в виде следующей
матрицы:
Понятие индефинитной метрики означает наличие
противоположных знаков у коэффициентов, стоящих в [2.2.1], с
одной стороны, при элементах dx1, dx2, dx3, с другой стороны,
при элементе dx4. В случае гармонических координат Фока
[2.2.2]
Идея единства метрики и тяготения состоит в том, что
величины , от которых зависит бесконечно малое "расстояние"
между двумя событиями в четырехмерном пространстве-времени,
выступают в качестве еще и гравитационных (силовых) потенциалов.
По ним можно вычислить напряженность силового поля в различных
точках пространства и в зависимости от времени.
Обозревая многочисленную литературу по ОТО, в которой ей
даются разноречивые оценки - положительные, хвалебные и
отрицательные - нельзя не прийти к выводу, что физической теории,
называемой ОТО, как теории логически непротиворечивой,
самодостаточной, на самом деле не существует. Имеется, однако,
определенный физико-математический язык, пользуясь которым,
физики и математики решают множество частных задач. И мы
полагаем, обращаясь к логическому анализу ОТО, что этот язык
может сыграть немаловажную роль в деле развития синергетики.
Продемонстрируем эту мысль сначала на отдельных примерах.
Так, французский ученый Вижье в статье "Релятивистская
физика и квантовая физика" указывает, что во втором варианте
ОТО отбрасывается определение материи как совокупности
частиц, погруженных в пространство-время. Оно заменяется
представлением, согласно которому частицы описываются
сферически симметричными пространственными
сингулярностями типа в пространстве-времени, являющимися
решениями уравнений поля, известными под названием
сингулярностей Шварцшильда. Эти сингулярные решения
описывают ("создают") материальное поле, которое совместимо с
внешним непрерывным полем [34;150-151].
Как известно, шварцшильдовское решение уравнений ОТО
описывает физические свойства черных дыр. Эйнштейн сделал
попытку отождествить элементарные частицы с черными дырами,
или точнее говоря, отнести элементарные частицы к тому классу
физических объектов, к которому принадлежат черные дыры. И
черные дыры, и все обычные элементарные частицы - электроны,
позитроны, протоны и т.д. - обладают положительной массой. Все
это - энтропийные объекты. Классическая термодинамика
утверждает, что энтропия газа, состоящего из таких частиц, всегда
возрастает с добавлением к нему хотя бы одной частицы. Но из
соображений симметрии можно сделать заключение, что наряду с
энтропийными частицами должны существовать частицы
эктропийные - частицы с отрицательными массами. Таким образом,
вполне осмысленной можно считать гипотезу о существовании
антигравитонов - физических объектов, очень интересных в плане
синергетики.
Обычно шварцшильдовское решение уравнений ОТО с
массой m? ? отвергается - отвергается после некоторого
рассуждения на том основании, что не существует отрицательной
энергии [35;27]. Однако решение квантово-релятивистских
уравнений Дирака, описывающих свободное движение частиц,
подводит со всей логической необходимостью к допущению о
существовании частиц с отрицательной массой и отрицательной
энергией [36; 349-379]. К этому вопросу мы еще вернемся несколько
позже, а пока напомним о тех положениях ОТО, которые
представляют явное и неявное воплощение логического и
физического абсурда. Используя язык релятивистской теории
гравитации при разработке философско-методологических вопросов
синергетики, надо следить за тем, чтобы, обращаясь за помощью к
этому языку, не впадать в соблазн логических нелепостей, которые
некоторые исследователи часто выдают за нечто само по себе ценное
под названием парадоксов.
Некоторые из этих "парадоксов" разобраны в книге
А.А.Логунова и М.А.Мествиришвили "Основы релятивистской
теории гравитации" [37]. При создании общей теории
относительности, пишут авторы этой книги, Эйнштейн исходил
из принципа эквивалентности сил инерции и тяготения. Принцип
эквивалентности сил сформулирован им следующим образом:
"Для бесконечно малой области координаты всегда можно
выбрать таким образом, что гравитационное поле будет
отсутствовать в ней" (см. Эйнштейн А. Собр. научн. трудов, т. 1,
М., 1965). В формулировке принципа эквивалентности,
констатируют авторы, Эйнштейн уже отошел от концепции
гравитационного поля как (силового) поля Фарадея-Максвелла. В
дальнейшем это нашло отражение во введенной им
псевдотензорной характеристике гравитационного поля.
"Позднее, - читаем мы далее, - Шредингер (см.:
Schrodinger E. Phys. Zs., 1918, № 19, р.4) показал, что при
соответствующем выборе системы координат все компоненты
псевдо-тензора энергии-импульса гравитационного поля вне
шара обращаются в нуль. Эйнштейн по этому поводу писал: "Что
же касается соображений Шредингера, то их убедительность
заключается в аналогии с электродинамикой, в которой
напряжения и плотность энергии любого поля отличны от нуля.
Однако я не могу найти причину, почему так же должно обстоять
дело и для гравитационных полей. Гравитационные поля можно
задавать, не вводя напряжений и плотности энергии". Отсюда
видно, что Эйнштейн сознательно отошел от концепции
гравитационного поля как физического поля Фарадея -
Максвелла, так как это поле, как материальную субстанцию,
никогда нельзя устранить выбором системы отсчета" [37; 5].
Единственное уточнение, которое следует внести в данное
высказывание, касается термина "система отсчета". Имеется в виду,
на самом деле, система координат, координатная сетка, выбором
которой, повинуясь субъективному произволу, можно как включить в
данное место в пространстве гравитационное поле, так и исключить
его как некоторый фантом.
"Отказ от понятий плотности энергии-импульса
гравитационного поля, ? пишут далее Логунов и Мествиришвили, ?
приводит в ОТО к невозможности локализации энергии
гравитационного поля. Но отсутствие локализации энергии поля и
законов сохранения ведет к отсутствию понятия гравитационных волн
и потока гравитационного излучения. Это значит, что перенос
гравитационной энергии в пространстве от одного тела к другому
невозможен" [37; 6].
Физическая абсурдность данного положения ОТО легко
усматривается, исходя из анализа простейших научных
наблюдений. Луна вращается вокруг Земли благодаря наличию
между этими небесными телами гравитационного
взаимодействия. Поскольку Луна претерпевает ускоренное
движение - движение по окружности - она должна испускать
гравитационные волны. Зарегистрировать экспериментально
такие волны пока что еще не удалось. Но налицо другой
бесспорный факт превращения гравитационной энергии в
физическую работу и, в конечном счете, в теплоту. Речь идет о
вызываемых Луной на Земле приливах и отливах (в морских
водах и земных недрах), происходящих благодаря суточному
вращению Земли.
Выше мы уже указывали, что инерциальные силы представляют
собой реакцию на действие гравитационных сил или сил другой
природы (например, электромагнитных). Сила и соответствующая ей
реакция суть вещи, образно говоря, противоположные. Но Эйнштейн
попытался слить эти противоположности в одно, отождествить их
между собой. Тем самым свободное движение тела по геодезической
линии превратилось у него в движение по силовой линии.
Некоторые физики пытаются как-то оправдать это
странное обстоятельство, но вынуждены признать, что
игнорировать его просто, без каких бы то ни было модификаций
ОТО, нельзя. Так, Н.В.Мицкевич в статье "Аналогия между
гравитацией и электромагнетизмом" (см. работу [33]) ставит
вопрос о том, как все-таки добиться того, чтобы теория тяготения
превратилась в теорию динамическую, аналогичную теории
Максвелла. Если исходить не из формальной точки зрения, как
указывает он, то критерием подобия таких теорий должен быть
выбор "аналогичных" величин, например, напряженностей поля,
исходя из физических (динамических) соображений. С
нерелятивистской точки зрения напряженность представляет
собой ту величину, умножение которой на заряд дает силу,
действующую со стороны поля на этот помещенный в него заряд
[33; 10 - 11].
Важно, указывает он далее, что понятие напряженности
следует из уравнений движения пробного заряда (массы) в поле,
т.е. связывается с непосредственной возможностью измерения, и
было бы естественным распространить это требование на все
физические поля. Однако в случае гравитации уравнения движения
пробной массы соответствуют уравнениям геодезической, т.е.
движению по инерции в искривленном пространстве, в отсутствии
внешних сил. Поэтому, казалось бы, гравитационной напряженности
вообще нет (в смысле тензора). Но такое мнение, по автору,
ошибочно [33; 11]
В чем же он видит здесь ошибку? Ведь если,
придерживаясь доктрины ОТО, силовую линию, по которой
движется под действием гравитационного поля пробная масса,
отождествить с геодезической линией (т.е. линией свободного
движения), то действительно никакой напряженности поля на
этой линии отыскать уже не удасться. Мицкевич находит такой
выход из данного затруднительного положения. Он утверждает,
что все предыдущие рассуждения основывались на рассмотрении
движения отдельно взятой массы, тогда как в ОТО можно
говорить лишь о движении материальных точек относительно
друг друга, а не относительно системы координат. Тогда
действительно ничего нельзя сказать о том, какая из двух точек,
меняющая положение относительно своей партнерши,
подвергается ускоренному движению, а какая - остается на месте
[33; 11].
Но это означало бы, по нашему мнению, переход к нелепому
представлению о пустом пространстве, в котором "плавают"
материальные частицы. Куда при этом устранился бы физический
вакуум, остается неясным.
Логунов и Мествиришвили отмечают, что ошибочные
утверждения ОТО почти без всяких изменений перекочевали во
многие учебники. Но силы инерции и силы гравитации являются
совершенно разными по своей природе ""..." влияние первых на
все физические процессы можно полностью устранить во всем
пространстве (глобально) переходом к инерциальной системе
отсчета, в то время как влияние вторых может быть устранено
лишь в локальных областях пространства (состояние невесомости
для человека в падающем лифте - В.Ш.) и не для всех физических
процессов, а лишь для простейших, в уравнения которых не
входит кривизна пространства-времени" [37; 11].
Стоит теперь уже здесь привести примеры тех физических
процессов, которые не вписываются в заданную схему общей теории
относительности и представляют интерес для синергетики, поскольку
они возникают в пограничной области, на "стыке" инерциального и
гравитационного полей. О таких процессах напоминает М.Лауэ.
Будучи последовательным сторонником ОТО, он утверждает в одном
месте, что гравитация и инерция идентичны и что из уравнений ОТО
следует закон, согласно которому мировая линия свободного, т.е.
свободно падающего, тела есть геодезическая (а не силовая - В.Ш.)
линия [25; 271 - 272]. Но в другом месте он заявляет: "Теория
относительности, конечно, вызвала и много ошибочных толкований.
Одним из наиболее распространенных является мнение, что
вращение обесценивается просто относительным движением и может
быть устранено соответствующим преобразованием координат.
Опровержением этого мнения мы обязаны Герману Вейлю. У
вращающегося и одновременно свободно падающего тела части,
лежащие на оси (вращения - В.Ш.), описывают геодезические
мировые линии, другие же - не описывают, и это различие
"абсолютно", оно не зависит ни от какой специальной системы
координат. Абсолютное значение вращения следует уже из того, что
его можно экспериментально установить, например, в ньютоновском
опыте с ведром" [25; 273 - 274].
Следовательно, эффект центробежного устремления жидкости
во вращающемся ведре не вызывается никакими гравитационными
силами и не вписывается в схему действия гравитационного поля.
Это вынужден признать и такой специалист в области
релятивистской гравитации, как А.Эддингтон. В его книге
"Пространство, время и тяготение" [Одесса, 1923] есть такие
высказывания, которые можно было бы истолковать в том смысле,
что ОТО следовало назвать учением не об относительном в нашем
мире, а, скорее, об абсолютном. В мире, лишенном абсолютных
свойств, по Эддингтону, абсолютное вращение точно так же не имело
бы смысла, как и абсолютное прямолинейное движение; "поэтому
существование определяемого экспериментально количества
(движения - В.Ш.), которое отождествляется с абсолютным
вращением, требует объяснения" [38; 164].
В порядке такого объяснения Эддингтон пишет: "Мы
заметили выше, что было бы трудно представить себе такую картину,
согласно которой равномерное движение не имеет смысла, а
неравномерное имеет; но мы пришли к такой картине - это некоторая
среда, абсолютные (курсив наш - В.Ш.) черты которой суть
интервалы и геометрические линии" [38; 186]. Эти интервалы и
геометрические линии не повисают в пустоте, а пронизывают по
Эддингтону, тот универсальный субстрат вещей, "который теория
относительности дает нам вместо эфира" [38; 186].
Примечательно то, что вращательное движение
ортогонально ко всем инерциальным геодезическим линиям,
которые пересекаются в центре (на оси) вращения. Вращение,
вращательная закрученность объектов присущи вообще всякой
антикристаллической организации материи. Вращательный
импульс приобретают, согласно сведениям астрономов и
астрофизиков, образующиеся во вселенной галактики; вращаются
вокруг собственных осей звезды и планеты, и даже спутники
планет, если они обладают достаточной массой. Астроном
Н.А.Козырев математически доказал, что всякое твердокаменное
небесное тело, достигающее в диаметре 1000 км., начинает жить
"собственной жизнью" в том смысле, что гравитационное
давление внутри тела достигает той величины, при которой
сминается его кристаллическая структура: тело расплавляется и в
то же время приобретает вращательный импульс [39; 199]. Он
отнес это явление к числу синергетических эффектов, которые
имеют место, в частности, и при образовании вихрей, или
торнадо, в земной атмосфере. Стоит особо отметить, что во всех
такого рода эффектах создается видимость нарушения закона
сохранения момента количества движения.
Перейдем, однако, к более детальному рассмотрению
пространственно-временного порядка в релятивистском варианте.
Начнем с анализа преобразований Лоренца. Напомним, что здесь мы
имеем дело с миром Минковского, в котором каждое событие
отмечается координатами ( x, y, z, t). Если фиксируются два события
с координатами (x1, y1, z1, t1) и (x2, y2, z2, t2), то можно определить
"расстояние" между ними, которое называется здесь
пространственно-временным интервалом. Если обозначить его через
?s, то квадрат этой величины выразится в следующем виде:
?s2 = c2(t1 - t2)2 - (x1 - x2)2 - (y1 - y2)2 - (z1 - z2)2 [2.2.3]
(Заметим, что для ?s2 может использоваться и другое выражение,
при котором все знаки слагаемых, стоящих в правой части [2.2.3],
меняются на обратные, если х4 = ict).
Если x1, y1, z1, t1 = 0, тогда x2, y2, z2, t2 можно взять без
индексов и записать
?s2 = c2t2 - x2 - y2 - z2 [2.2.4]
Наконец, запись квадрата пространственно-временного интервала
в дифференциальной форме приобретает вид:
ds2 = c2dt2 - dx2 - dy2 - dz2 [2.2.5]
Допустим, что мы определили ?s2 в некоторой исходной
инерциальной системе S. И рассмотрим систему S?, которая
движется с равномерной скоростью ? в положительном
направлении оси Оx системы S. Тогда в этой новой системе
координаты события (x, y, z, t), имеющие место в системе S,
изменятся. И если в момент t = 0 начала обеих систем совпадают,
получим, следуя правилам преобразования Лоренца, координаты
того же события в системе S/:
x/ = , t/ = , y/ = y, z/ = z [2.2.6]
Теперь квадрат пространственно-временного интервала
приобретает вид:
[2.2.7]
Подставляя в [2.2.7] значения x/, y/, z/, t/, даваемые выражениями
[2.2.6], убеждаемся, что
Таким образом, непосредственной проверкой
доказывается, что квадрат пространственно-временного
интервала является инвариантом преобразований Лоренца,
подобно тому, как квадрат расстояния между двумя точками в
пространстве Евклида является инвариантом преобразований
Галилея. Заметим, кстати, что преобразования Галилея
получаются из пространственно-временных преобразований
Лоренца при ? "" c. Действительно, пренебрегая величиной
, получим:
x/ = x - ?t.
Параметр времени в группе преобразований Галилея остается
неизменным, так как в классической физике считается, что ход
времени не зависит от того, находится ли определенная инерциальная
система в покое или движется.
Мы здесь не будем заниматься обсуждением так
называемых релятивистских "парадоксов" типа парадокса,
возникающего при сравнении хода движущихся и покоящихся
синхронизированных часов или "парадокса близнецов". Все
подобного рода парадоксы сами по себе отпадают, когда
принимается иерархия систем, поднимающихся от систем, "почти
покоящихся", к системам, движущимся со скоростями, все более
близкими к скорости света. Выше уже указывалось, что хотя при
наличии организованного движения нельзя достичь абсолютной
системы отсчета, ассоциируемой с физическим вакуумом, но все
же можно сколь угодно близко приближаться к этой системе. К
такому выводу наталкивают и физические факторы, учет которых
позволяет экспериментально определить, какая из двух
инерциальных систем, движущихся относительно друг друга,
находится в состоянии, близком к состоянию покоя, а какая -
действительно движется (и движется со скоростью,
превосходящей скорость движения первой системы). Таким
фактором является, в частности, наличие микроволнового фона
вселенной, называемого реликтовым излучением.?
С точки зрения синергетики теория относительности вносит
ценный вклад в понимание всемирной связи вещей, что было бы
невозможно достичь на базе принципов классической физики.
Теория относительности позволяет разделить все связи, реализуемые
между событиями в мире Минковского, на связи причинные, или
каузальные, и связи акаузальные. К первым относятся такие
воздействия одних событий на другие, которые распространяются со
скоростями, не превышающими скорость распространения света в
вакууме. Вторые устанавливаются между вещами мгновенно или, по
крайней мере, со скоростями, многократно превышающими скорость
света. Такие связи К.Юнг назвал синхронистичными. Факт их
существования признавал, вместе с К.Юнгом, и известный немецкий
физик В.Паули [41], [42].
Посмотрим, как конкретно делается теоретический вывод о
существовании двух классов связи. Обратимся к равенству [2.2.5]
и придадим ему несколько видоизмененную форму
ds2 = c2dt2 - dl2, [2.2.8]
где dl2 = dx2 + dy2 + dz2.
Величину dl мы можем рассматривать как линейную функцию
времени, иначе говоря, как расстояние, которое проходит некоторый
сигнал, распространяющийся от одной пространственной точки к
другой со скоростью ? = dl/dt.
Разделив в таком случае обе части равенства [2.2.8] на
c2dt2, получим:
или [2.2.9]
Поскольку величина ds2 является инвариантом преобразований
Лоренца, таким же инвариантом будет и выражение [2.2.9]. Формула
[2.2.9] имеет обычный физический смысл при ?"c (при ?"c величина
ds/c становится мнимой). Ею определяется некоторый отрезок
времени, более короткий, чем отрезок dt. Что же это за время?
Дж.Уитроу называет его собственным временем, которое
представляет собой релятивистский заменитель абсолютного
времени ньютоновской физики [43; 297]. Полный смысл его
становится вполне ясным, если подвергнуть формулу [2.2.9]
преобразованиям Лоренца.
Обратимся к выражениям [2.2.6] и рассмотрим в системе S
два события, которые состоят в том, что мы снимаем показания с
часов, которые покоятся в системе S/ (т.е. двигаются
относительно наблюдателя, находящегося в системе S, со
скоростью ?). Если координаты первого события в системе S
будут ( x = 0, t = 0 ), а координаты второго - ( x = ?t, t " 0 ), то
время второго события в системе S/ окажется равным:
Таким образом, время, определяемое формулой [2.2.9],
есть время, которое отсчитывается движущимися часами.
Полезно будет провести здесь и несколько другое
разъяснение понятия собственного времени, сделанное самим
Уитроу, отметившим, что в своей формулировке специальной
теории относительности Минковский записал ds2 так, что его
размерность равна квадрату длины. Если, наоборот, мы запишем
его в виде
dt2 - ( dx2 + dy2 + dz2 ) / c2, то
ds будет иметь размерность времени. Когда ds2 положителен, так
что
мы можем записать левую часть этого неравенства как ?2, где ?
означает равномерную и прямолинейную скорость, с точки
зрения первоначального наблюдателя (которого мы связываем с
инерциальной системой отсчета), который в момент времени t +
dt находится в точке (x + dx, y + dy, z + dz). Следовательно,
Поскольку ? инвариант, он должен представлять собой
интервал времени, который может быть зарегистрирован
инерциальными часами, движущимися с точки зрения первого
наблюдателя из (x, y, z), где они оказались в момент времени t, в
(x + dx, y + dy, z + dz), где они оказались в момент времени t + dt.
"Таким образом, когда его квадрат положителен, то физический
смысл ds (имеется в виду - В.Ш.) будет состоять в том, что
он представляет собственное время, релятивистский заменитель
абсолютного времени ньютоновской физики" [43; 297].
Установим критерий, по которому выделяются причинноследственные
связи. Допустим, что рассматривается отношение
между двумя событиями с координатами (x, y, z, t) и (x +?x, y +
?y, z + ?z, t + ?t). Соответствующий им квадрат
пространственно-временного интервала запишется в виде:
?s2 = c2?t2 - ?x2 - ?y2 - ?z2 [2.2.10]
Теория относительности утверждает, что причинноследственная
связь между ними невозможна, если
( ?x2 + ?y2 + ?z2 ) " c2?t2,
т.е. когда ?s2 " 0. Следовательно, для того чтобы имело место
каузальное влияние одного события на другое, необходимо
выполнение условия:
?s2 ? 0.
Без всякого нарушения принципа причинности можно перейти
к соотношению
?s2 " 0
путем зеркальной инверсии
?s2 " - ?s2.
Инверсия ?s2 " - ?s2 влечет преобразования
?x2 " - ?x2, ?y2 " - ?y2, ?z2 " - z2, ?t2 " - ?t2.
Она превращает параметры пространства и времени x, y, z, t в
мнимые величины и свидетельствует о том, что структура
пространства-времени, как таковая, является комплексной, т.е.
описывается с помощью комплексных чисел. На то, что
фактически структура пространства может быть комплексной,
указывал Ф.Клейн еще в 1872 г. в "Эрлангенской программе". Об
этом шла речь у него при анализе пространственных
многообразий произвольного числа измерений, когда
рассматривалось многообразие постоянной кривизны.
Представление о таком многообразии, писал Клейн, возникло у
Римана из более общего представления о многообразии, в
котором дано дифференциальное выражение, составленное из
переменных. Его группа образована совокупностью тех
преобразований переменных, которые оставляют без изменения
данное выражение [44; 425]. Далее Клейн говорит так: "К
представлению о (пространственном - В.Ш.) многообразии
постоянной кривизны можно подойти с другой стороны, строя
проективное мероопределение с помощью квадратичного
соотношения между переменными.? При таком способе выступает
то обобщение сравнительно с римановым, что переменные можно
считать комплексными; затем можно ограничить их
изменяемость областью вещественных значений" [44; 425].
Сказанное означает следующее. В одном случае мы
рассматриваем ?s как величину вещественную, так что ?s2 "
0. В другом случае при инверсии ?s2 " - ?s2 мы вместо ?s
берем ± i?s так же, как, скажем, вместо ?x берется ± i?x. Но,
и первый, и второй варианты вещественной и мнимой
метрики суть частные моменты комплексной метрики, когда,
скажем,
?x = ?х1 ± i?x2.
Как показал П.А.Флоренский в своей книге "Мнимости в
геометрии", мнимая структура пространства-времени допускает
реализацию такой связи между точками пространства или между
двумя событиями в четырехмерном пространственно-временном
многообразии, которая устанавливается со скоростями,
превышающими скорость распространения света в вакууме [45; 4950].
Такие связи и относятся к классу сверхсветовых акаузальных
связей.
Постараемся теперь изложить описание релятивистского
пространственно-временного порядка наиболее строгим и
последовательным способом. Обратим внимание на следующий
факт. Он состоит в том, что группа преобразований Лоренца
изоморфна группе преобразований (движений) пространства
Лобачевского. Это означает, что четырехмерную псевдоевклидову
геометрию мира Минковского можно
взаимнооднозначно отобразить на воображаемую геометрию
Лобачевского. Если записать преобразования Лоренца, используя
параметры x, y, t, то для этой трехмерной группы преобразований
неевклидовой геометрической моделью будет выступать модель
трансляционного преобразования плоскости Лобачевского.
Переходу от одной системы инерциального движения с
координатами x, y, t к другой системе инерциального движения с
координатами x/, y/, t/ (движущейся относительно первой системы с
некоторой скоростью ?) будет соответствовать переход от одной
точки плоскости М к другой точке М/. (В вейерштрассовых
координатах каждой точке на плоскости Лобачевского
соответствует три параметра, так что тройка параметров x, y, t
отображается на три координаты точки М на плоскости
Лобачевского). Процедура соответствующего преобразования
неевклидовой плоскости описана наиболее подробно в статье
В.Варичака "О неэвклидовом истолковании теории
относительности" [46; 43-79]. Из-за недостатка места мы не
сможем здесь прояснить детали данного преобразования. Придется
ограничиться лишь общим пояснением, которое обычно делают
геометры.
Такое пояснение можно найти, например, в книге О.Вольберга
"Основные идеи проективной геометрии" [47]. В ней, в частности,
говорится: "В то время как евклидовой геометрии при
прямолинейном перенесении вдоль какой-нибудь прямой (речь идет,
следовательно, о трансляционном преобразовании плоскости - В.Ш.)
все точки фигуры движутся по параллельным прямым, в геометрии
Лобачевского все они передвигаются по только что описанным
коническим сечениям" [47; 314]. Далее поясняется, как линия
конического сечения сочетается с прямой на неевклидовой
плоскости. Именно: если, например, поставить отрезок прямой
перпендикулярно к некоторой прямой линии р и затем начать
переносить его вдоль этой прямой, то верхний конец в геометрии
Евклида опишет прямую, параллельную р, а в геометрии
Лобачевского - коническое сечение, которое касается абсолюта в
точках его пересечения с прямой р. Абсолют представляет собой, при
проективной интерпретации плоскости Лобачевского, овальную
линию (эллипс), в каждой точке которого пересекаются
параллельные прямые (параллельные в смысле Лобачевского) -
параллельные в одном направлении.
"Выходит, ? пишет Вольберг, ? что рассматриваемое
коническое сечение есть геометрическое место точек,
равноудаленных от прямой р. Поэтому его называют "линией
равных расстояний" от прямой р. В геометрии Евклида "линия
равных расстояний" есть прямая, параллельная ей. В геометрии
Лобачевского она не прямая, а представляет собой коническое
сечение с двумя бесконечно удаленными точками. Вот почему
оба рельса одной колеи не могут здесь быть одновременно
прямыми" [47;314].
Точки линии равных расстояний от прямой р,
расположенные между началом координат, проведенных на
плоскости Лобачевского и той бесконечно-удаленной точкой, где
сходятся линия р и эквидистантная по отношению к ней линия, и
будут теми точками, которые соответствуют всему, связанному
преобразованиями Лоренца набору инерциальных систем отсчета.
Мы имеем здесь, таким образом, связь состояний инерциального
движения. Всю эту связь состояний инерциального движения
удобно называть состоянием пространства-времени, так как вся
вместе она характеризуется метрическим элементом ?s и
равенством
?s2 = c2?t2 - ?x2 - ?y2 ? ?z2.
И это все есть то самое, что характеризует инерциальный
порядок пространства-времени. Если вводятся в расчет силы,
призванные нарушить этот порядок, то он реагирует на такое
нарушение проявлением тех сил, которые и называются
инерциальными. Поясним еще раз, как проявляется инерциальная
реакция. Если на инерциальное движение тела или системы
действует некоторая внешняя сила (например: движение трамвая
на закругленном участке рельсов), то тут же появляется другая
сила, "тянущая" тело вперед по линии первоначального
движения. Согласно третьему закону Ньютона эта "тянущая
вперед" сила должна бы исходить от некоторого, где-то впереди
расположенного, другого тела, на которое могло бы в свою
очередь воздействовать инерциально движущееся тело по
принципу: действие равно противодействию. Но такого тела во
вселенной нигде нет. Зато есть инерциальный порядок,
разрушение которого и приводит к инерциальной реакции, о чем
уже говорилось выше.
Далее следует составить более точное представление о том,
как совершается сдвиг к релятивистскому пространственновременному
порядку в общей теории относительности или
релятивистской теории гравитации (например, в фоковском
варианте). Общая теория относительности изучает уже не связь
состояний движения, а связь состояний пространства-времени
(т.е. связь состояний движения второй ступени). Каждому такому
состоянию соответствует своя определенная величина ds2,
которая зависит от компонент метрического тензора g??.
Компоненты метрического тензора являются, в свою очередь,
функциями пространственно-временных координат,
определяемых в некоторой фиксированной системе отсчета.
Эйнштейн полностью отождествил их с потенциалами
гравитационного поля.
Дискуссия, ведущаяся уже не один десяток лет вокруг ОТО и
релятивистской теории гравитации, касается вопроса о том,
"поглощаются" ли компоненты тензора g?? полностью и без остатка
гравитационными потенциалами и распределением масс в
пространстве-времени, или же в их основе лежат свойства
однородного инерциального пространства-времени. Акад. В.А.Фок
неоднократно настаивал на том, что если релятивистская теория
гравитации претендует на статус научной теории, то она должна
надстраиваться над однородным пространством-временем, т.е. не
должна допускать того, чтобы инерциальные силы трактовались
лишь как частный случай - локальное проявление - сил
гравитационных. При этом Фок допускает два варианта однородного
пространства-времени, называя их вариантами максимально
однородного многообразия - псевдоевклидово пространство
(четырех измерений) с кривизной равной нулю и неевклидово,
риманово, пространство-времени с постоянной кривизной, отличной
от нуля [48].
Если учесть, что преобразования Лоренца изоморфны частному
случаю (трансляционного) преобразования пространства Лобачевского,
то из этого нетрудно извлечь вывод о том, что в основу релятивистской
теории гравитации должно быть положено однородное пространствовремя
воображаемой геометрии Лобачевского. Геодезические линии,
по которым совершается инерциальное движение тел, уже не могут
быть евклидовыми прямыми, т.е. прямыми псевдоевклидового
пространства специальной теории относительности.
Заметим, между прочим, что, в отличие от Фока, Логунов и
Мествиришвили в своем оформлении релятивистской теории
гравитации принимают только первый вариант однородного
пространства-времени. Это следует из такого их высказывания:
""..." силы инерции и силы гравитации являются совершенно
разными по своей природе, поскольку тензор кривизны для
первых тождественно равен нулю, а для вторых отличен от нуля.
Следовательно, влияние первых на все физические процессы
можно полностью устранить во всем пространстве (глобально)
переходом к инерциальной системе отсчета, в то время как
влияние вторых может быть устранено лишь в локальных
областях пространства и не для всех физических процессов, а
лишь для простейших, в уравнения которых не входит кривизна
пространства-времени" [37; 11].
Тождественное равенство нулю тензора кривизны говорит
о том, что здесь для описания инерциального поля принимается
во внимание только псевдоевклидова геометрия СТО, хотя Фок в
тех же целях допускает и риманову геометрию.
Наиболее наглядное и понятное описание различия между
инерциальными и гравитационными силами дал, как нам
представляется, физик В.С.Кирия в вышеупомянутом сборнике по
философским проблемам тяготения и релятивистской космологии
[33]. Разъясняя суть вопроса, Кирия писал, что принцип общей
относительности ортодоксальной ОТО основывается на принципе
эквивалентности, согласно которому поле ускорения локально
эквивалентно полю тяготения, в частности, неинерциальная система
эквивалентна инерциальной системе и некоторому гравитационному
полю. Однако, строго говоря, неинерциальная система отсчета могла
быть равноценной инерциальной системе в том случае, если бы не
требовалось добавления к последней гравитационного поля.
"Поэтому локальная эквивалентность полей ускорения и тяготения
имеет кажущийся характер" [33; 139]. И поэтому: "никаким
ускорением координатной системы невозможно создать
гравитационное поле, искривляющее пространство-время" [33; 140].
Груз логических и физических ошибок, отягощающих
общую теорию относительности Эйнштейна, начинается со
следующей неправильной посылки, о которой напоминает
М.Лауэ. Считается, что существенным недостатком СТО,
побуждающим к поискам модернизации этой теории, является
отсутствие обратного действия со стороны тел на направляющую
инерциальную систему. С точки же зрения Лауэ, нельзя не
учитывать в физике того, что каждому действию на то или иное
тело соответствует противодействие. "Побуждаемый этим
неприятным чувством Эйнштейн за семь лет (1908-1915) создал
общую теорию относительности. За исходное он выбрал закон
равенства инертной и тяжелой масс" [25; 288]. А в результате
появилась теория, в которой радикально изменилась концепция
гравитационной силы. Именно: "В отличие от всех прежних
концепций сила тяжести уже не относится к тем силам, которые
находятся в конфликте с действием направляющего поля, а сама
является выражением этого действия. Тело движется свободно,
когда на него действует только тяготение. В этом случае его
мировая линия является геодезической" [25; 290].
Сошлемся на разъяснения самого Эйнштейна.
Пространственно-временная метрика и поле тяготения, как указывал
он, представляют собой лишь различные проявления одного и того
же поля. К формальному его описанию можно подойти путем
следующих рассуждений. "Для любой бесконечно малой окрестности
точки в произвольном поле тяготения можно указать, ? пишет
Эйнштейн, ? локальную систему координат в таком состоянии
движения, что по отношению к этой локальной системе координат не
существует поле тяготения" [49; 124 - 125]. Ее поэтому он называет
инерциальной (в локальном смысле) системой. Для этой
инерциальной системы и для этой бесконечно малой области
результаты специальной теории относительности мы вправе считать
справедливыми в первом приближении. В каждой точке
пространства-времени имеется бесконечно большое количество
таких локальных систем, связанных преобразованиями Лоренца.
Преобразования Лоренца, как указывает Эйнштейн,
характеризуются тем, что они оставляют инвариантными
"интервал" ds между двумя бесконечно близкими событиями,
определяемый равенством
ds2 = c2dt2 - dx2 - dy2 - dz2 [2.2.11]
"Этот интервал может быть измерен с помощью масштабов
и часов, так как x, y, z, t означают координаты и время, измеренные
по отношению к локальной инерциальной системе" [49; 125].
Таким образом, инерциальное состояние пространства-времени,
обнимающее собою все пространственно-временное многообразие
вселенной, заменяется у Эйнштейна дифференциальными
отрезками мировых линий, которые он отождествляет с
геодезическими линиями как линиями свободного движения
пробной частицы. Эти отрезки мировых линий можно выразить,
как было показано выше на примере с движущимися часами, через
промежутки собственного времени. Но остается совершенно
непонятным, относительно какой системы отсчета можно измерять
скорость движения пробной частицы.
С точки зрения термодинамического подхода к изучению
структуры и организации пространства-времени нет необходимости
считать недостатком СТО отсутствие в рамках этой теории адресата,
на который была бы направлена реакция инертной силы по закону
равенства действия и противодействия. Ибо, как мы видели выше,
сами инерциальные силы представляют собой реакцию на изменение
пространственно-временного порядка, который мы называем
инерциальным.
Итак, в концепции релятивистского пространственновременного
порядка наибольшее значение, с точки зрения
синергетики, имеют следующие положения:
1. Все формы организации материи, которые, так или
иначе, связаны с вращением (планет, звезд, галактик и т.п.),
реализуются в действительности только потому, что вращение
тела имеет абсолютный характер. Ответ на вопрос о том,
вращается ли Земля вокруг своей оси или Земля остается
неподвижной, а вращается вокруг нее все звездное небо, не
является условным в том смысле, что не может быть поставлен в
зависимость от произвольного выбора системы отсчета.
2. Инерциальный пространственно-временной порядок
является абсолютной формой организации пространства-времени.
Эту форму, или вид, организации целесообразно называть
кристаллической организацией.
3. Кристаллическая организация пространства-времени
является предпосылкой антикристаллической организации
материи и ее пространственно-временной формы.
4. Антикристаллическая форма организации образуется в
условиях действия гравитационных сил, зарядами которых
являются положительные и, предположительно, отрицательные
массы.
5. Поле гравитационных сил описывается релятивистской
теорией гравитации.
6. Наиболее простой, и вместе с тем, наиболее существенной
предпосылкой для развития в правильном направлении
релятивистской теории гравитации является допущение о
существовании однородного (максимально однородного, по
терминологии Фока) пространства-времени. Это может быть либо
пространство-время с кривизной, равной нулю (псевдоевклидова
геометрия), либо пространство с отрицательной постоянной
кривизной (Воображаемая геометрия Лобачевского).
7. Кристаллическая и антикристаллическая организации
материи и обуславливающие их соответствующие организации
пространства-времени имеют единый источник, из которого они
возникают. Таким источником является, как постараемся
показать далее, физический вакуум.
3. Самоорганизация и развитие материи в глобальнокосмологическом
масштабе
Сложная компонента жизни, разума во вселенском
развитии и вынуждает подходить к космологическому объекту
развития как к сложной системе. В этой глобальнокосмологической
системе есть, однако, нечто такое,
представляющее интерес для синергетики, что поддается более
легкому и простому выявлению, нежели в системах, обладающих
меньшими масштабами. Выше мы показали, что инерциальное
поле, инерциальное движение является необходимой
предпосылкой для существования вращательного движения,
которое имеет, таким образом, абсолютный характер.
Оказывается, при дальнейшем углублении в данный вопрос, что
эти два типа движения взаимно обусловливают, дополняют друг
друга, что они органически связаны между собой.
Это мы и постараемся в первую очередь показать.
Космология как наука начинается с признания того
эмпирико-астрономического факта, который послужил основой
для формулирования космологического закона Хаббла.
Американский астроном Э.П.Хаббл (Hubble, 1889-1953) в 1929 г.
установил зависимость между, как принято говорить, красным
смещением галактик и расстоянием до них. Речь идет о смещении
линий спектра, проектируемого от удаленного объекта на
фотографическую пластинку, к красному концу спектра. Этот
факт свидетельствует не просто о движении таких
астрономических объектов, как галактики или их скопления, но
об удалении их от наблюдателя. Причем скорость их удаления
пропорциональна тому расстоянию, на котором они находятся от
земного наблюдателя.
Закон Хаббла выражается формулой:
[2.3.1]
где - cкорость удаления объекта, - вектор расстояния до
него, Н - постоянная Хаббла. Закон этот большинством
астрономов, астрофизиков и космологов истолковывается в
пользу гипотезы о том, что Вселенная наша расширяется, и что
расширение ее началось из некоторого первичного -
сверхплотного - атома. Считается, далее, что если бы расширение
Вселенной происходило с постоянной скоростью, то время,
истекшее от момента взрыва первоатома составило бы
Т0 = = 6*1017 сек. = 12 млрд. лет [50; 256-258].
Австралийский геолог У.Кэрри, написавший книгу "В поисках
закономерностей развития Земли и Вселенной", анализируя закон
Хаббла, обратил внимание на следующий любопытный момент:
физическая размерность постоянной Хаббла совпадает с
размерностью угловой скорости. "Физики, - писал он, - пока не
знают почему вращение так распространено во Вселенной, так что
какие-то новые законы еще предстоит открыть. Возможно, в них
будет использована и постоянная Хаббла. Интересно, что
"размерность" постоянной Хаббла - М0L0T ?1, или просто Т ?1, такая
же, как у угловой скорости, которая измеряется расстоянием,
пройденным вдоль окружности определенного радиуса и отнесенным
к длине этого радиуса (поэтому L0), деленным еще на затраченное
время (поэтому Т ?1) " [51; 389].
"Простое ли это совпадение, - спрашивает автор, - или в
нем скрыт какой-то физический смысл?" Хотя угловая скорость и
постоянная Хаббла имеют одинаковые размерности, существует
различие их векторной характеристики: когда мы движемся к
краю вращающегося тела вдоль его радиуса, линейная скорость
(под прямым углом к радиусу) возрастает прямо
пропорционально расстоянию от центра; то же справедливо в
отношении хаббловского разбегания, только в этом случае
скорость направлена вдоль радиуса, а не перпендикулярна к нему.
"Не является ли вращение и космическое разбегание, - уточняет
Кэрри свой вопрос, - фундаментальными свойствами Вселенной
и не связаны ли они друг с другом так, как векторы магнитного и
электрических полей?" [51; 389].
Есть основания полагать, что такая фундаментальная связь
между двумя видами движения действительно существует, и
определяется она законами Воображаемой геометрии Лобачевского.
Попытаемся очертить круг поисков ответа на данный вопрос. Для
этого нам надо зафиксировать различие между двумя понятиями
произвольной линии в геометрии - линии в собственном смысле
слова и линии как траектории движения математической точки.
Г.Вейль употребляет для этого два термина: (просто) "линия" и
"кривая".
В геометрии на плоскости, как пишет он, нам необходимо
различать два совершенно различных представления, которые
принято называть одним и тем же словом "кривая". "Чтобы их
разделить, я применяю термины "линия" и "кривая"" [52; 163]. Грубо
говоря, речь идет о различии между сетью улиц какого-то города или
трамвайной "линией", с одной стороны, и тем путем ("кривой"),
которым проходит пешеход по улицам города и который во время
этой прогулки пребывает in statu nascendi (в стадии зарождения -
В.Ш.), или, соответственно, путем, который описывает движущийся
трамвай, с другой. ""Линии" встречаются, например, как границы
при разбиении плоскости на части, "кривая" есть "траектория"
(Bahn) движущейся точки " [52; 163].
Если вернуться к прежней терминологии, то не трудно понять,
что речь идет в данном случае о геодезической (линии) и траектории.
Ту или иную геодезическую линию прочерчивает на плоскости или в
пространстве тело при своем свободном движении. Траекторию
описывает тело, движущееся под влиянием физических сил.
Траекторную кривую можно представить как однозначную функцию
от времени, если силовое поле не меняется. В противном случае
траектория будет зависеть от изменения скорости движения, коль
скоро ускорение тела определяется действующей на него силой. Так
обстоит дело в евклидовом пространстве при евклидовом описании
движения.
По-иному все это выглядит в пространстве Лобачевского. Как
уже говорилось в предыдущем параграфе, на плоскости
Лобачевского можно провести прямую и соответствующую ей
эквидистанту, длины отрезков, которые ставятся в однозначную
зависимость от изменений скорости, а не от скорости как таковой.
При этом никакого силового вмешательства в такой процесс
изменения не наблюдается. Как получается такая картина? Вначале
мы ее рассматривали всего лишь как некоторый геометрический
аналог преобразований Лоренца. Ученые-геометры доказали, что
имеется изоморфизм между преобразованиями Лоренца и
трансляционными геометрическими преобразованиями,
производимыми на гиперболической плоскости или в
гиперболическом пространстве.? Следовательно, вначале речь велась
о геометрической модели релятивистских преобразований Лоренца.
Но теперь задача движения в гиперболическом пространстве
приобретает самостоятельное значение.
Мы имеем теперь дело с таким движением, при котором
скорость начинает выполнять роль независимой переменной, а
расстояние в пространстве Лобачевского становится функцией
этой переменной. Впрочем, можно рассматривать и обратную
функцию - величину скорости ставить в зависимость от
пространственного расстояния. Связь скорости и расстояния
имеет здесь взаимооднозначный характер.
Установив, таким образом, принципиальную зависимость
скорости свободного (инерциального) движения от величины
пространственной протяженности в неевклидовом пространстве,
можно продвинуться далее и перейти уже к выяснению связи между
инерциальным и вращательным движениями. Для этого нам придется
вернуться к преобразованиям Лоренца и записать их в несколько
другой форме. Воспроизведем методику этой записи по книге
Л.Д.Ландау и Е.М.Лифшица "Теория поля" [53].
Напомним для начала о том, что интервал между двумя
событиями в мире Минковского можно рассматривать как
расстояние между соответствующими двумя мировыми точками в
четырехмерной системе координат. На преобразования Лоренца
накладывается требование, чтобы они оставляли неизменными
все длины в четырехмерном пространстве x, y, z, ct. Но такими
преобразованиями могут быть только параллельные переносы и
вращения системы координат. Из них переносы системы
координат параллельно самой себе не представляют интереса, так
как сводятся к переносу начала пространственных координат и
изменению момента начала отсчета времени. "Таким образом, -
пишут авторы "Теории поля", - искомое преобразование должно
математически выражаться как вращение четырехмерной
системы координат x, y, z, t" [53;23].
Но всякое вращение в четырехмерном пространстве можно
разложить на шесть вращений, а именно в плоскостях xy, zy, xz,
tx, ty, tz (подобно тому, как всякое вращение в обычном
пространстве можно разложить на три вращения в плоскостях xy,
zy, xz). Первые три из этих вращений преобразуют только
пространственные координаты и соответствуют обычным
пространственным поворотам (т.е. поворотам соответственно
вокруг осей z, x, y). А вот повороты в плоскостях tx, ty, tz
приводят и к преобразованию параметра времени.
Для обычной, наиболее наглядной, записи преобразований
Лоренца используется поворот в плоскости tx, когда координаты y и
z не меняются. Это преобразование должно оставлять неизменной, в
частности, разность (ct)2 - x2 - квадрат "расстояния" от точки (ct, x)
до начала координат. Связь между исходными и новыми
координатами в этом преобразовании дается в наиболее общем виде
формулами:
x = x/ch? + ct/sh?, ct = x/sh? + ct/ch? [2.3.2]
где ? - "угол поворота". (Заметим, что формулы [2.3.2]
представляют обратные преобразования Лоренца). Легко
убедиться в том, что квадрат пространственно-временного
интервала здесь остается неизменным, т.е.
В записи формул [2.3.2] проступает одна существенная
особенность. Они отличаются от обычных формул преобразования
при повороте осей координат заменой тригонометрических функций
гиперболическими. "В этом проявляется, - указывают Ландау и
Лифшиц, - отличие псевдоевклидовой геометрии от евклидовой" [53;
23]. Мы чуть позже рассмотрим это отличие с точки зрения
гиперболической геометрии. А сейчас пока проследим, как
устанавливается соответствие между преобразованиями Лоренца в
записи [2.3.2] и ими же в обычной записи.
Для этого надо учесть, что ищутся-то формулы
преобразования от инерциальной системы отсчета К к системе
К/, которая движется относительно К со скоростью ? вдоль оси x.
При этом, очевидно, подвергаются преобразованию только
координата x и время t. Остается определить угол ?, который
может зависеть лишь от относительной скорости ?. Для этого
достаточно рассмотреть движение в системе К начала координат
системы К/. Тогда x/ = o и выражения [2.3.2] принимают вид:
x = ct/sh?, ct = ct/ch?.
Разделив первое из этих выражений на второе, получим:
но x/t есть, очевидно, скорость движения системы К/
относительно К. Таким образом,
Отсюда
Подставив значения sh? и ch? в [2.3.2], мы получим формулы
преобразования Лоренца, описывающие обратный переход от
системы К/ к системе К [53; 23 - 24].
Теперь отметим, что гиперболические функции
играют, при построении геометрической модели для преобразований
Лоренца в пространстве Лобачевского, двоякую роль. С одной
стороны, ими определяется гиперболический угол ? только что
описанного поворота. И ему соответствует однозначно определяемый
тригонометрический угол. (Заглянув в справочник по математике
И.Н.Бронштейна и К.А.Семендяева, мы можем выписать формулы,
представляющие связь между гиперболическими и
тригонометрическими функциями. В частности:
sin? = - ish?, cos? = chi?,
sh? = isini?, ch? = cosi?).
С другой стороны, углом ? определяется на плоскости
Лобачевского мера расстояния; угол ? приравнивается величине
линейного сдвига по оси абсцисс в координатной системе
Лобачевского. Речь идет о величине того сдвига по геодезической
линии гиперболической геометрии, который соответствует переходу
от одной инерциальной системы к другой, движущейся
относительно первой со скоростью ?. Таким образом, здесь скорость
инерциального движения становится функцией расстояния в
пространстве Лобачевского.
Надо сказать, что наличие взаимно-однозначной связи между
двумя, вроде бы разнородными величинами, тригонометрическими
(или гиперболическими) углами и расстояниями является
существенной чертой неевклидовой геометрии. Как известно, из
теоремы об угле параллельности, всякому отрезку гиперболической
прямой, имеющему величину l, соответствует угол (параллельности)
? так, что
? = 2arctg , [2.3.3]
где k - геометрическая константа Лобачевского [54; 183].
(Формула [2.3.3] дает возможность определить тангенс угла ,
который таким образом равен:
От тригонометрического тангенса мы можем перейти к тангенсу
гиперболическому).
Вернемся к закону Хаббла. Мы установили следующее:
1) что в пространстве Лобачевского расстояния
взаимнооднозначно определяются величинами кругового
вращения - углами параллельности;
2) из данных, характеризующих геометрическую модель
преобразований Лоренца, следует, что изменение скорости
движения при переходе от одной инерциальной системы
отсчета к другой ставится во взаимооднозначную
зависимость от расстояния;
[2.3.4]
где угол ? символизирует в данном случае расстояние.
3) взаимоотношение имеет место в мире,
описываемом воображаемой геометрией Лобачевского.
Исходя из этих высказываний, можно сделать вывод, что
при проектировании пространства Лобачевского на наш
эмпирически удостоверяемый мир, формула [2.3.4] будет
восприниматься в виде того взаимоотношения между
расстоянием и скоростью, которое удовлетворяет закону Хаббла.
При этом в плане геометрического рассмотрения вопроса в
параллель ставятся два отношения: отношение скорости
инерциального движения ? к скорости света с и отношение
расстояния до удаляющегося астрофизического объекта l к
константе ("радиусу кривизны") Лобачевского k. По мере
увеличения расстояния и роста скорости движения достигается
предел, соответствующий равенству ? = с. Этот
пространственный и скоростной предел и представляет собой то,
что называется космологическим горизонтом. Определение
основных космологических понятий, в том числе и горизонта,
можно найти в работе А.Д.Линде [31].
Обычно размеры космологического горизонта
определяются, исходя из параметра Хаббла Н, но только этот
параметр рассматривается в общем случае не как константа, а как
величина, зависящая от времени, истекшего от "начала
творения". Если Вселенная имеет определенный возраст, тогда
посредством Н(t) оценивается не только возраст Вселенной, но и
масштабы той ее области, которая доступна наблюдению. Эти
масштабы и называются размерами горизонта [31; 23].
Линде пишет, что, точнее говоря, различают два
"горизонта" - горизонт частиц и горизонт событий. Горизонт
частиц очерчивает причинно связанную область Вселенной,
которую наблюдатель в принципе может видеть в данный момент
времени t [31; 23]. "Горизонт событий является понятием в
определенном смысле дополнительным к горизонту частиц: он
ограничивает область Вселенной, из которой к нам когда-либо
(до некоторого времени tmax) может прийти информация о
событиях происходящих сейчас (в момент времени t) "..."" [31;
23-24].
Ситуация здесь, по Линде, вполне аналогична с черной
дырой, из-под поверхности которой нельзя получить никакой
информации, разница состоит лишь в том, что наблюдатель в
мире де Ситтера (в экспоненциально расширяющемся мире
Фридмана) будет видеть себя не рядом с черной дырой (или
внутри нее), а как бы со всех сторон окруженным "черной
дырой", располагающейся на расстоянии Н ?1 от него? [31; 24].
До недавнего времени существовали две конкурирующие
между собой космологические теории. Одна из них исходила из
факта расширения наблюдаемой Вселенной и истолковывала этот
факт так, что вселенскому расширению начало положил Большой
взрыв. Речь идет о модели Леметра-Фридмана (или просто:
Фридмана). Другая точка зрения (Дж.Нарликар, Ф.Хойл)
исходила из представления о стационарной Вселенной, в которой
фактор красного смещения истолковывался, из того, что
вещество Вселенной рождается постоянно (с - поле), и из него
образуются галактики и скопления галактик, которые (в силу
имманентных причин - инерция и вращение) удаляются друг от
друга.
Острота противоречий между этими противоположными
взглядами на статус Вселенной в значительной мере сгладилась
при формулировке инфляционной космологии [31]. Мы не будем
вдаваться в космологические споры, ограничившись указанием на
список соответствующей литературы [55-79]. Наша задача
состоит в том, чтобы отыскать в космологии то, что входит в
предмет синергетики, а также указать на те существенные
моменты из синергетической парадигмы, которые могут
заинтересовать космологов, имеющих дело с такой сложной
развивающейся системой, каковой является наша Вселенная (или
Метагалактика).
Мы в принципе выяснили отношение, имеющее место между
инерциальным движением и вращением. Игнорирование этого
отношения приводит к методологическим и физическим заблуждениям
в построении моделей мироздания, на одну из которых будет указано
ниже. Другой важный синергетический момент в космологии
определяется концепцией дальнодействия, которая приводит нас к
необходимости учитывать наличие между космическими явлениями
акаузальных связей. На это обстоятельство обратил внимание
А.Н.Поплав-ский, разбирая особенности фридмановской модели
Вселенной [80]
С его точки зрения, основой современной космологии
является эволюционная модель Вселенной А.А.Фридмана (см. [56]).
Она опирается на уравнения общей теории относительности, но в
отличие от Эйнштейна, который пытался построить модель
стационарного мироздания, Фридман рассматривал нестационарные
решения ОТО при одном очень важном предположении: Вселенная в
среднем считается однородной и изотропной. Впоследствии это
предположение получило название постулата, или принципа,
однородной и изотропной Вселенной [80; 10 - 11].
Каково же логико-математическое и физическое содержание
данного постулата? - ставит вопрос автор. Ответ в общих чертах
сводится к следующему.
Согласно гипотезе тяготения, ставящей тяготение в
зависимость от материи и отождествляющей метрику мира с
потенциалами тяготения, геометрические свойства мира вполне
определяются при условии знания распределения материи,
заполняющей физический мир. Задача сводится, таким образом, к
выявлению зависимости одних величин от других. Но эту задачу,
независимо от того, насколько корректно она поставлена с точки
зрения физических законов, нельзя решить в общем виде. Она
поддается решению, как указывал Фридман, только при ряде
упрощающих допущений, к одному из которых, касающемуся
свойств материи, распределенной в мире, как раз и привлек
внимание Поплавский.
Первый элемент упрощения - игнорирование
электромагнитных явлений, а посему сведение всей материи к
тяготеющим массам. Тогда уравнения ОТО (таких уравнений
насчитывается десять) позволяют в принципе по величинам,
характеризующим распределение масс (тензор массы-энергии)
определять фундаментальный метрический тензор g??, а,
следовательно, и прочие, связанные с ним геометрические
свойства Вселенной [56; 92 - 111]. Так обстоит дело в принципе.
А теперь о фактическом решении уравнений. Для фактического
решения уравнений Фридман, как замечает Поплавский,
обращается к постулату однородности и изотропности
Вселенной, который позволяет предположить, что геометрия
Вселенной обладает свойствами давать такие пространства
(гиперповерхности), кривизна которых в любой их точке
одинакова и меняется лишь с течением времени [56; 120]. А это и
есть существенная предпосылка реального решения.
Нетрудно догадаться, по мнению Поплавского, что именно
данный постулат является в то же время и основой конкретного
выражения закона эволюции Вселенной как единого целого. Добавляя,
он пишет, что иногда его трактуют как одно из возможных допущений,
просто облегчающих решение гравитационных уравнений и не
соответствующих более точным характеристикам структуры
Вселенной.
Но такая трактовка представляется сомнительной,
поскольку вообще не оставляет других разумных альтернатив,
допускающих решение уравнений ОТО применительно к
Вселенной как целому. "Дело в том, - читаем мы в книге
Поплавского по самоорганизации, - что постулат об
однородности и изотропности вносит в теорию
релятивистской гравитации идею дальнодействующей связи,
мгновенной гармонизации точек пространства. Без идеи
дальнодействия, однако, не может обходиться ни одна
фундаментальная физическая теория. Так что содержание
космологического постулата может, конечно, измениться в
направлении его дальнейшего уточнения, но не за счет утраты
идеи дальнодействия" [80; 12 - 13].
Далеко не все физики проявляют методологическую
заинтересованность в этой идее. Но наиболее выдающиеся из
них явно учитывают ее в своих теоретических и
экспериментальных исследованиях. Так, П.Эренфест
убедительно показал, что концепция дальнодействия является
существенной составной частью квантовой теории.
может быть равным любому количеству километров. "Мы
должны все время помнить о том, - делает заключение из свой
аргументации Эренфест, - какой необычной теорией
дальнодействия является теория Шредингера, если мы хотим
сохранить свою приверженность к четырехмерной теории
близкодействия" [81;173].
А.Н.Поплавский полагает и, как мы надеемся, справедливо, что
эта теория дальнодействия должна проникнуть и в космологию и
разрешить в ней ряд трудностей, которые до сих пор не устранены,
"Ясно, - пишет он, - что принципиально не существует никаких
пределов расстоянию между двумя или более электронами,
находящимися в связи, выражаемой фазовой корреляцией и
описываемой уравнением Шредингера. Такое расстояние может
оказаться величиной порядка размера Вселенной. Но в этом
обстоятельстве мы можем видеть фактор одновременно реализуемого
единства Вселенной" [80; 13 - 14].
В отечественной физической литературе имеются работы,
специально посвященные исследованию фактора дальнодействия,
проявляющегося в когерентных связях явлений. Следует
напомнить здесь о ряде статей и небольшой книге Л.А.Шелепина
"Когерентность" [82].
"Наличие волновых свойств у вещества, - читаем мы в
книге Шелепина, - позволяет поставить вопрос о его
когерентности, т.е. о возможности для системы
"невзаимодействующих" между собой частиц обнаруживать
свойства, связанные, грубо говоря, с синхронизацией фаз ? -
функций отдельных частиц, атомов или молекул. Когерентные
свойства вещества имеют, таким образом, принципиально
квантовый характер. Излучение в общем случае также
подчиняется квантовым законам" [82;17-18].
Чтобы разъяснить читателю как можно проще и яснее
идею дальнодействующей когерентной связи, Шелепин
использовал концепцию монадологии Лейбница. Для Лейбница,
процесс отражения внешнего мира монадами представлялся как
согласование, синхронизацию (в смысле акаузальной связи -
В.Ш.) часов, а не как действие часов друг на друга. "Вообще
говоря, несмотря на некоторую условность формы изложения, повидимому,
у Лейбница содержится основная идея понятия
когерентности - несиловое взаимодействие, синхронизация" [82;
62].
Принцип близкодействия, о котором упоминалось выше,
представляет собой математическую форму выражения
причинно-следственных связей. В случае несиловых
взаимодействий, о которых говорит Шелепин, мы имеем дело
действительно с акаузальными связями. То, что для их описания
используется язык комплексного анализа (например,
комплексный характер волновых функций), не является
случайным в свете того, что говорилось выше о зеркальной
инверсии квадрата пространственно-временного интервала ds2 " -
ds2.
К сожалению, современная космология еще не включила в
свое содержание идею акаузальной, когерентной связи. Если
обратиться, например, снова к книге А.Д.Линде "Физика
элементарных частиц и инфляционная космология", то мы найдем
попытку объяснения фактора однородной и изотропной Вселенной
исключительно в рамках принципа причинности [31; 41- 42]. Зато
инфляционная космология отказалась от ряда мифологических
привнесений в эту теорию, которые связаны, например, с именем
аббата Леметра (Lemaоtre) (неизвестно откуда взявшийся первоатом,
который при взрыве порождает нашу расширяющуюся Вселенную, и
все такое прочее) [83].
О том, что мифология действительно оказывала еще
совсем недавно прямое влияние на космологические
представления, свидетельствует, в частности, название книги, в
которую помещена статья Леметра "Первичный атом", изданной
в 1957 г. на английском языке: "Теория Вселенной. От
Вавилонского мифа к современной науке" [83]. Этот миф,
повествующий о сотворении мира из ничего, начисто выброшен
из инфляционной космологии. Но есть и еще ряд других
позитивных моментов в этой космологической теории, из-за
которых стоит хотя бы кратко не ней остановиться.
Многие трудности в теории элементарных частиц и
астрофизике, как свидетельствует Линде, удалось решить, исходя
из сценария не просто расширяющейся, а раздувающейся
(инфляционной) Вселенной. "Согласно этому сценарию, ? пишет
автор, ? Вселенная на самых ранних стадиях своей эволюции
находилась в неустойчивом вакуумоподобном состоянии и
расширялась экспоненциально быстро (эта стадия и называется
стадией раздувания или инфляции). Затем происходил распад
вакуумоподобного состояния. Вселенная разгоралась, и
дальнейшая ее эволюция описывалась стандартной теорией
горячей Вселенной" [31; 7]. За несколько лет своего
существования, добавляет Линде, сценарий раздувающейся
Вселенной прошел путь от довольно фантастической гипотезы до
теории, которой в настоящее время придерживается большинство
космологов [там же].
Инфляционную космологию сближает с синергетикой
стихия физического вакуума. Эта стихия представляет довольно
надежное основание для творческой потенции Природы. Если
что-то происходит из физического вакуума, то такое
происхождение уже не означает возникновение чего-то из ничего.
В параграфе, озаглавленном "Самовосстанавливающаяся
Вселенная" (из книги Линде) читаем:
"Вследствие всего этого (имеется в виду инфляционный
сценарий - В.Ш.) вся Вселенная как целое никогда не
коллапсирует, даже если она исходно представляла собой
замкнутую Вселенную Фридмана. Иными словами, вопреки
стандартным ожиданиям, даже в замкнутой Вселенной в будущем
никогда не возникнет глобальной сингулярной пространственноподобной
гиперповерхности, т.е. Вселенная как целое никогда не
превратиться в "ничто". Аналогично нет никаких оснований
считать, что такая гиперповерхность существовала в прошлом,
т.е. что Вселенная как целое в какой-то момент времени t = o
возникла из ничего"" [31; 57 - 58].
Тезис о возникновении Вселенной из физического вакуума
заставляет нас рассматривать в термодинамических понятиях
хаоса и порядка (организации) не только пространственновременное
многообразие как таковое, но и его неоформленное
состояние, в качестве которого и выступает физический вакуум. В
инфляционной космологии для активизации вакуума придумано
скалярное ? - поле, которое как-то ниспадает на вакуум и делает
его космологически активным [31; 32]. Возможно этих
искусственных допущений удастся избежать, если принять во
внимание гипотезу о том, что физический вакуум представляет
собой абсолютный хаос и имеет, поэтому температуру, равную ?о
К. Как следует из термодинамики отрицательных температур,
температура ? = + ?о К характеризует такое предельное состояние
термодинамической системы, которое граничит с состоянием при
температуре ? = ? ?о К [84; 693 - 713]. Отсюда, как нам
представляется, и проистекает феномен неустойчивости вакуума.
До сих пор все попытки дать научное определение
хаотичности наталкивались на неизбежное противоречие.
Разъясняя суть этого противоречия, Д.Бом утверждал, что нельзя
добиться его разрешения, исходя из представления о хаотичности
как об "отсутствии закономерности". Как только мы пытаемся
объяснить, что означает отсутствие закономерности, мы
начинаем придавать этому понятию характер закона, что
приводит нас к внутренне противоречивому понятию "закона
отсутствия закономерности". "Аналогично, если бы мы пытались
определить понятие отсутствия закономерности как
беспорядочность, нам пришлось бы говорить "вполне
упорядоченным образом", что означает такая беспорядочность.
Представляется целесообразным пересмотреть понятие
хаотичности таким образом, чтобы идея абсолютной
беспорядочности превалировала над идеей относительной
беспорядочности" [85; 19].
Наше представление об абсолютной хаотичности есть
представление о том состоянии, в котором находится физический
вакуум. И вполне понятно поэтому, как возникает описанное
Бомом противоречие. Всякая обычная попытка выразить,
"выговорить", определить понятие хаотичности есть попытка
сконструировать таковую в условиях уже существующего
пространственно-временного порядка.
Поэтому, чтобы отобразить мысленно абсолютный хаос,
надо перейти к тому состоянию универсума, из которого и
возникает пространственно-временной порядок. Это мы и
старались выше показать на примере возникновения
инерциального порядка.
В заключение данной главы покажем на одном примере,
какие ошибки могут возникать в физических исследованиях при
релятивизации вращательного движения. Ошибки этой не смог
избежать П.А.Флоренский, когда создавал свои знаменитые
"Мнимости в геометрии" [45]. Рассматривая суточное движение
Земли вокруг своей оси, Флоренский полагал, следуя общему
принципу относительности, что столь же правомерно допускать
движение небосвода вокруг Земли, считая ее неподвижной. Тогда
космологический горизонт проявится на небе там, где линейная
скорость вращения небосвода станет равной скорости света.
Радиус этого горизонта можно было бы вычислить по формуле
Этот демаркационный экватор, раздел Неба и Земли, по
утверждению автора "Мнимостей", не особенно далек от нас, и
мир земного - достаточно уютен. А именно, в астрономических
единицах длины радиус его R равен 27,522 средних расстояний
Солнца от Земли. И далее: "И так, область небесных движений в
27,5 раза далее от Земли, чем Солнце; иначе говоря, граница ее -
между орбитами Урана и Нептуна. Результат поразительный,
потому что Птолемее-Дантовское представление о мире
подтверждается даже количественно, а граница мира приходится
как раз там, где ее признавали с глубочайшей древности" [45; 4950].
Ошибка эта не нуждается в каких-либо комментариях.
Достаточно обратить внимание на успехи современной
астронавтики, на фоне которых нет места тому небесному
горизонту, на который указывал Флоренский.
Посмотрим в итоге на концепцию эволюционирующей
Вселенной с точки зрения понятий кристаллической и
антикристаллической организации. После предпринятого в данном
параграфе анализа постулата об однородной и изотропной Вселенной
у читателя может сложиться впечатление, что организация
Вселенной в целом подпадает под понятие кристаллической
организации. Но такое впечатление было бы ошибочным. Порядок в
любом кристалле образуется в соответствии с принципом
близкодействия. Порядок же во Вселенной не обходится без
дальнодействия. Та диссимметрия в структуре Вселенной, которая
позволяет говорить о ее (Вселенной) антикристаллической
организации, вносится в эту структуру двумя факторами - фактором
близкодействия и фактором дальнодействия, или другими словами,
каузальными и акаузальными связями. (Разговор об этом мы еще
продолжим в следующих главах). Отсюда органическая зависимость
между инерциальным (кристаллическим) порядком и вращательными
эффектами.
Другое дело, что фактор дальнодействия не лежит столь же
явно на поверхности явлений, как причинные связи. Для его
описания требуется использовать язык мнимых и комплексных
чисел, что отчасти мы и старались показать в этой главе. Но, во
всяком случае, кажется, сейчас никто из физиков не отрицает того
обстоятельства, что для включения механизма вселенского
развития требуется исходить из некоторой диссимметричной
структуры, которую обычно ассоциируют с особым состоянием
физического вакуума. Речь идет либо о спонтанном нарушении
симметрии вакуума, либо о первоначально неустойчивом
вакуумоподобном состоянии Вселенной (См.: работы [86], [87],
[88], [31]). Таким образом, во Вселенной объединяются два типа
организации - как кристаллическая, так и анти-кристаллическая,
присущая всем формам живой материи.
A e a a a o ? a o u y
БИОСФЕРНЫЙ УРОВЕНЬ ОПИСАНИЯ
СИНЕРГЕТИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ И ЯВЛЕНИЙ
1. "Земная синергетика".
Опускаясь с глобально-космологического уровня описания
процессов и явлений в плане синергетики на биосферный
уровень, земной уровень, целесообразно произвести некоторую
инвентаризацию синергетической парадигмы (идеологии),
рассматриваемой вначале безотносительно к структуре и
организации Вселенной. Назовем условно эту идеологию "земной
синергетикой".
Знакомство с соответствующей литературой наводит на
мысль, что в ней можно выделить четыре аспекта:
1) псевдорелигиозный;
2) философско-телеологический;
3) физический (и экстрафизический);
4) логико-арифметический (или, вообще
говоря, логико-математический).
Как бы ни сложилось в дальнейшем отношение к этим
аспектам, они будут и впредь представлять определенный интерес
хотя бы в историческом плане. Ибо несомненно, что в настоящее
время синергетика проходит стадию становления.
Рассматривая перечисленные аспекты в указанном выше
порядке, мы будем следить за тем, в каком из поименованных аспектов
проявятся элементы синергетической парадигмы, родственные с теми,
что были вскрыты на глобально-космологическом уровне. Это
поможет в деле анализа, в первую очередь, такой сложной
развивающейся системы, каковой является земная биосфера. E2 = m02c4 + c2p2,
а в таком случае (см. 1 второй главы) неизбежно появляются
сущности с m0"0 и E"0.
Мысль о том, что частицы с отрицательными массами
выступают в то же время в качестве носителей отрицательной
энтропии (эктропионы), впервые была высказана в работе [107; 106 -
120]. Речь идет о частицах, которые признаются квантами
гипотетического сверхтеплового поля. (Напомним, что
сверхтепловым оно называется потому, что определяется в терминах
термодинамики отрицательных (по абсолютной шкале) температур
[84]). Синергетика обособляется от квантовой физики, поскольку
признает существование эктропийных процессов и существование
частиц - эктропионов, ответственных за эти процессы.
Исторически случилось так, что когда были составлены и
решены квантово-релятивистские уравнения Дирака, состоялось
открытие позитронов. Поэтому результаты дираковских уравнений
были ошибочно отождествлены с равенствами, описывающими
свободное движение электронов и позитронов. Позитроны были
приняты за частицы с отрицательными массами. Ошибка эта легко
обнаруживается, если внимательно прочитать гл. XI книги Дирака
"Принципы квантовой механики" [36]. Впоследствии ее, видимо,
вынужден был признать и сам автор, когда ставил перед собой задачу
видоизменить квантово-релятивистские уравнения так, чтобы их
решение не приводило к отрицательным энергиям [108; 54 - 67].
Мы можем сказать теперь, подводя итог в анализе третьего
аспекта синергетической идеологии, так. Квантовая механика (как и
квантовая физика вообще) открывает и теоретически описывает
явления бифуркации в процессе временного изменения (эволюции)
волнового поля. Явление это на языке квантовой физики носит
название редукции волновой функции. Волновая функция
представляет собой набор (ансамбль) интерферирующих альтернатив
и в момент измерения реализуется только одна из этих альтернатив.
(Вероятности, с которыми осуществляется та или иная альтернатива,
известны, согласно алгоритму их расчета, заранее). Но всякая
квантово-механическая бифуркация сопровождается приростом
энтропии. На это неоднократно указывал Н.Бор (см., например,
переписку Н.Бора и В.Паули [109; 449]).
Синергетика отличается от квантовой физики спецификой
бифуркаций, которые она изучает. Синергетические бифуркации,
происходящие в процессах эволюции сложных систем, будучи
термодинамически необратимыми, сопровождаются не приростом, а
уменьшением энтропии, если только система в момент бифуркации
не претерпевает полного распада. Как в первом, так и во втором
случаях, бифуркации характеризуются временным горизонтом. Но
квантово-механический горизонт является более прозрачным, чем
это имеет место в синергетике. Сквозь квантово-механический
горизонт просвечивается весь спектр возможных событий вместе с их
вероятностным распределением. Объясняется это тем, что квантовая
физика изучает элементарные события, т.е. те события, что
происходят, прежде всего, в микромире (в мире молекул, атомов,
элементарных частиц). Синергетика же изучает поведение более
сложных - макроскопических - систем.
Четвертый аспект синергетической парадигмы является очень
важным с точки зрения прямого доказательства того факта, что
существуют необратимые антиэнтропийные процессы. Этот научный
факт был обнаружен при изучении идеальной деятельности
человеческого мозга и ее результатов. Попытаемся подойти к его
объяснению, отправляясь от концепции релятивистского
пространственно-врменного порядка, разобранной в предыдущей
главе. Там мы показали, что четырехмерный мир событий
Минковского, открытый в теории относительности, представляет
собой, образно говоря, идеальный пространственно-временной
каркас, который (идеально) укладывается в структуру Воображаемой
геометрии Лобачевского и функционирует по законам этой
геометрии. Математика, как таковая, изучает отношения между
идеальными, или идеализированными объектами, и геометрия как
математическая наука не является в данном случае исключением.
Напомним снова о тех свойствах, которыми
характеризуются идеальные пространство и время,
воспользовавшись лаконичными разъяснениями, изложенными в
статье Фока "Понятия однородности, ковариантности и
относительности в теории пространства и времени" [48].
Сравнивая между собой Галилеево пространство и
пространство Минковского, Фок, в частности, указывает, что
пространство Галилея, как идеальный геометрический объект,
максимально однородно. Это выражается в том, что в нем: а) все
точки и моменты времени равноправны; б) все направления
равноправны и в) все инерциальные системы, движущиеся
относительно друг друга прямолинейно и равномерно,
равноправны (принцип относительности Галилея).
Этим принципам соответствуют следующие
преобразования:
для а) - преобразование, состоящее в смещении начала
координат и начала отсчета времени, и содержащее четыре
параметра (три начальных координаты и начальный момент
времени);
для б) - преобразование, состоящее в повороте
координатных осей и содержащее три параметра (три угла);
для в) - преобразование, состоящее в переходе от одной
данной (инерциальной) системы координат к другой, движущейся
прямолинейно и равномерно относительно первой. Тут три
параметра - три составляющие относительной скорости.
Всего насчитывается здесь, таким образом, десять
параметров.
Известно, говорит далее автор, что в пространстве измерений
группа преобразований, оставляющая без изменения выражение для
квадрата расстояния между двумя бесконечно близкими точками,
может содержать не более параметров. (Для
четырехмерного пространства-времени Минковского
параметров). Если существует
группа, содержащая все параметров, то такое
пространство является максимально однородным, пример чего был
уже рассмотрен выше. Это должно быть либо пространство
постоянной кривизны, либо, если кривизна равна нулю, евклидово
или псевдоевклидово (для мира Минковского) пространство.
Фок оставляет нерешенным вопрос о том, какое из двух видов
четырехмерного пространства-времени следует предпочесть для
релятивистской теории гравитации - плоское псевдоевклидово
пространство или пространство не плоское, но с постоянной
кривизной. К этому вопросу мы вернемся чуть позже, а сейчас
следует разъяснить, почему столь важной оказывается концепция
однородного пространства времени. Дело в том, что существует
фундаментальная физическая теорема Э.Нетер (E.Noether, 1918),
устанавливающая связь между свойствами симметрии физической
системы и законами сохранения. Теорема Нетер утверждает, что для
физической системы, уравнения движения которой имеют форму
системы дифференциальных уравнений и могут быть получены из
вариационного принципа механики, каждому непрерывно
зависящему от одного параметра преобразованию, оставляющему
инвариантным действие (S), соответствует закон сохранения.
Соответственно: непрерывными преобразованиями в
пространстве-времени, оставляющими инвариантным действие (а,
следовательно, и уравнения движения), являются: сдвиги во
времени и пространстве, трехмерное вращение, преобразования
Лоренца. Согласно теореме Нетер, из инвариантности
относительного сдвига во времени следует закон сохранения
энергии, относительно пространственных сдвигов - закон
сохранения импульса, относительно пространственного вращения
- закон сохранения момента количества движения. Таким
образом, законам сохранения энергии, импульса и момента
количества движения соответствуют свойства однородности и
изотропности пространства-времени.
При переходе от одной инерциальной системы движения к
другой, темп течения времени меняется. Но баланс физических
величин, связанных с единой мерой движения (см.
1-2 главы
второй), сохраняется благодаря тому, что хотя составляющие
единой меры движения выглядят по-разному в разных системах
отсчета, но их преобразования удовлетворяют уравнениям, в
которых имеют место инварианты:
ds2 = c2dt2 - dx2 - dy2 - dz2 и E2 = p2c2 + m02c4.
Говорят, что из инвариантности относительно преобразований
Лоренца следует закон сохранения Лоренцева момента, или
обобщенный закон движения центра масс системы (центр масс
релятивистской системы движется равномерно и прямолинейно)
[1; 466].
Нам важно отметить, что существует органическая связь -
соответствие - между теми уравнениями, в которых строго
соблюдается баланс физических величин (законы сохранения), и
теми уравнениями, в которых соблюдается баланс геометрических
величин и, в конце концов, величин математических. Поскольку
стандартная физика оперирует и с параметром энтропии,
приводящим к дисбалансу величин в физических уравнениях,
возникают два следующих вопроса:
4) как этот дисбаланс сказывается в соответствующих
геометрических преобразованиях?
5) Не открывает ли геометрический подход к изучению
природных явлений таких процессов, которые имеют
принципиально эктропийный характер?
Во второй главе мы познакомились с концепцией
кристаллического пространственно-временного порядка. Теперь
имеется возможность сказать несколько больше о том, из каких
элементов в структуре пространства-времени проистекает
антикристаллическая организация.
Многие физики-теоретики ответ на первый вопрос доводят до
представления о черной дыре, за которой остается полная
неопределенность. Так, Р.Пенроуз, на статью которого мы уже ранее
ссылались, пишет: "Пространственно-временная сингулярность есть,
почти по определению, "некоторое место, где нарушаются известные
законы физики". Поэтому не исключено, что принципы,
отличающиеся от тех, которые мы знаем и понимаем, вступают в
сингулярности в игру. Такой принцип должен иметь черту временной
асимметрии для объяснения второго закона термодинамики" [13; 4].
Второй вопрос, как правило, в подобных случаях не поднимается
вообще. Между тем оба этих вопроса тесно связаны между собой,
ибо в эктропизме жизни мы открываем процессы, компенсирующие
энтропийные потери в мировом энергетическом балансе. Можно
соглашаться или не соглашаться с антиэнтропийным результатом в
решении квантово-релятивистских уравнений Дирака. Но
невозможно игнорировать антиэнтропийную интерпретацию
геделевых теорем о неполноте [110; 440]. Эта интерпретация выросла
на почве как раз неевклидовой геометрии.
Неевклидова геометрия позволила ввести идею
дискретности в геометрическую науку благодаря тому, что все ее
законы строятся с учетом универсальной константы Лобачевского
k. Пространственный параметр k позволяет ввести столь же
универсальный временной параметр
где с - скорость распространения света в вакууме. Имея в запасе
естественные геометро-физические единицы измерения, мы в
принципе получаем инструмент для построения модели идеального
пространственно-временного каркаса в терминах целых чисел.
К.Гедель построил, по сути дела, такую одномерную модель, взяв за
основу законы элементарной арифметики (с натуральными числами).
В одномерной геделевой модели все рекурсивно перечислимые
законы (теоремы-истины) представлены с помощью числовых
уравнений, в числовом балансе которых можно убедиться
непосредственно с помощью соответствующих алгоритмов.
Алгоритмический числовой баланс есть показатель того, что
рекурсивная модель арифметики удовлетворяет условию
термодинамической равновесности: в ней нет места каким-либо
энтропийным (хаотическим) отклонениям. Но для Геделя это был
всего лишь промежуточный этап в его логико-арифметических
исследованиях. Он изобрел содержательно-истиную формулу,
которая разрушила стандартный баланс величин в числовых
уравнениях, но не за счет их размывания, хаотизации, потери
информации, а за счет установления арифметического порядка на
более высоком уровне. Тем самым, геделевы теоремы неполноты
привели к открытию источника эктропийной деятельности: это -
идеальная деятельность человеческого мозга. Отсюда берет свое
начало синергетическая вера во вселенский эктропизм жизни.
В заключение ? о выборе одной из альтернатив по отношению
к двум видам однородного пространства-времени для релятивистской
теории гравитации. Поскольку преобразования Лоренца изоморфно
вписываются в преобразования гиперболического пространства
Лобачевского, то именно это пространство - однородное
пространство с отличной от нуля кривизной - и должно быть
положено в основу релятивистской теории гравитации.
2. Земная биосфера как наиболее содержательный объект
синергетического исследования
Земная биосфера относится не просто к классу сложных
эволюционирующих систем: она представляет собой наиболее
типичный образец такой системы. Из всех доступных для
непосредственного изучения сложных систем биосфера как целое ?
самый интересный и содержательный объект синергетических
исследований. В ней наблюдаются такие явления, которые либо
слабо изучены современной наукой, либо вообще не поддаются
какому-либо рациональному объяснению в рамках современных
научных парадигм. И тем не менее биосфера получила статус
научного предмета благодаря целостному, комплексному подходу к
ней, разработанному в трудах В.И.Вернадского.
Прежде чем обратиться к подходящему для наших целей
анализу биосферного учения Вернадского, укажем на две крайние
в этом отношении концепции биосферного мировоззрения, одну
из которых следует назвать натурфилософской, другую -
позитивистской.
Натурфилософский подход к земному бытию, к жизни нашей
планеты наиболее ярко представлен в работах английского ученого
Дж.Лавлока (см., например, его работы [111], [112]). В книге "Эпохи
Геи. Биография нашей живой Земли" Лавлок приглашает ученых
присоединиться к делу развития новой науки - геофизиологии. Гея -
древнегреческая богиня Земли, сколь же отождествляемая с самой
Землей, столь, например, античный бог Солнца Аполлон
идентифицировался с самим этим небесным светилом. Весь земной
комплекс вместе с литосферой, гидросферой, атмосферой является,
согласно представлению Лавлока, живым организмом. "Имя живой
планеты - Гея, - пишет он, - не есть синоним биосферы. Биосфера
определяется как та часть Земли, где действуют обычно живые
существа. Еще менее того является Гея биотой, которая есть просто
собрание всех отдельных организмов. Биота и биосфера, вместе
взятые, образуют часть, но не всю Гею. Точно так же, как кожа есть
часть змеи, так горы, воздух, океаны - часть Геи" [111; 19].
Гея, как заявляет автор о своей концепции, непрерывно уходит
назад в прошлое и простирается в будущее настолько, насколько
простирается сама жизнь. Гея как общепланетарное существо имеет
определенные свойства, которые не всегда видятся при рассмотрении
отдельных биологических видов или популяций живущих вместе
организмов [там же]. Как видно, все то, что мы называем обычно
неживой, или косной материей (камни, песок и пр.), Лавлок считает,
и в значительной мере небезосновательно, продуктами метаболизма,
продуктами отходов живого организма Геи. Гея-гипотеза
предполагает, что атмосфера, океаны, климат и кора Земли
регулируются в том состоянии, которое удобно для жизни,
посредством поведения живых организмов. Впервые эта гипотеза
была сформулирована им в 1970 году, и в дальнейшем она крепла в
его сознании при изучении гомеостаза в тех активных процессах,
которые касаются температуры, кислотности и окисления,
метаморфоза горных пород и т.п. - в процессах, управляемых
обратными связями, действующими автоматически и бессознательно
посредством биоты.
Солнечная энергия, читаем мы далее, поддерживает удобные
условия для жизни. Эти условия, однако, постоянны только на
сравнительно коротком отрезке времени. Они изменяются синхронно с
изменением нужд биоты, по мере того, как она эволюционирует.
"Жизнь и ее окружение так тесно связаны, что эволюция касается Геи,
а не взятых отдельно организмов и их среды" [111; 19].
"Я никоим образом, - заключает автор, - не смотрю на
Гею как на ощущающее существо, суррогат Бога. Для меня Гея
живая и является частью невыразимой Вселенной, а я - часть ее"
[111; 218].
В комментариях к труду В.И.Вернадского "Живое вещество и
биосфера" дается, в частности, и оценка концепции Лавлока. В
основе концепции Геи, по мнению И.И.Гительзона и Н.С.Печуркина
[113], лежат представления о Земле как единой системе, в которой
согласованно в течение длительного времени коэволюционируют
биота и ее окружение (атмосфера, океаны, поверхность материков)
таким образом, чтобы жизнь могла существовать, не прерываясь.
Полагая, что представление о живой планете Земля более
метафорично, чем естественнонаучно, они отмечают нужность и
необходимость выработки синтезирующих концепций и гипотез типа
Геи Лавлока [113; 663].
Вероятно, идея Вернадского о том, что земная биосфера
представляет собой сверхбиологическую систему, остается до сих
пор не до конца понятой даже среди тех, кто его изучает и
комментирует. К разбору этой идеи мы подойдем после того, как
скажем несколько слов о второй крайней концепции. Она
вырабатывалась в русле того, что принято называть позитивными
науками. В основном это механика, физика и химия, отчасти
астрономия. Гипертрофированная оценка этих наук в деле
постижения явлений природы привела в конце концов, как
известно, к выработке того философского взгляда на мир,
который называется позитивистским. Позитивизм в целом был
лишен исторического подхода к изучению окружающей
действительности. Для этого подхода оставалось место только
при описании биологических явлений, главным образом, в рамках
дарвинизма. Но и в дарвинизме, а затем, скорее даже более в
неодарвинизме, господствовала механистическая доктрина
селективного отбора, на которую всегда ссылались при
определении направления развития живых организмов. Эта
доктрина была перенесена позже и в так называемую
синтетическую теорию эволюции, где объединились вместе идея
селективного отбора и идея спонтанных изменений в генотипах
живых организмов.
Как у позитивизма, так и у неодарвинизма (синтетической
теории эволюции) имеется общий существенный недостаток: в них не
ставится вопрос о трансформации второго начала термодинамики в
отношении живой природы (эктропизм жизни). Кроме того, в рамках
позитивного, если не позитивистского подхода, к изучению жизни в
природе, существовало резкое разграничение между жизнью как
сообществом живых организмов и (внешней) средой, в которой они
обитают. Дальше представлений о биоте и биоценозе мысль
позитивного ученого продвинуться не могла. Нельзя сказать, что
отрицалось влияние жизни на устройство среды, в которой
простирается жизнь, но это влияние считалось достаточно
поверхностным, не сравнимым по силе с теми трансформациями
географической среды, которые происходят под действием
тектонических и вообще независимых от жизни геологических сил.
В условиях именно такого научного мировоззрения
зарождалось биосферное учение Вернадского. В 1926 г.
Вернадский писал, что среди огромной геологической
литературы, отсутствует связный очерк биосферы,
рассматриваемой как единое целое, как закономерное проявление
механизма планеты, ее верхней области - земной коры. "Сама
закономерность ее существования обычно оставляется без
внимания. Жизнь рассматривается как случайное явление на
Земле, а в связи с этим исчезает из нашего научного кругозора на
каждом шагу проявляющееся влияние живого на ход земных
процессов, не случайное развитие жизни на Земле и не случайное
образование на поверхности планеты на ее границе с
космической средой особой охваченной жизнью оболочки -
биосферы" [114; 315].
Может быть, здесь следует, забегая несколько вперед, сразу
же сказать о том, как далеко в тело планеты Земля проникают
результаты жизнедеятельности живых организмов. Об этом можно
прочитать, в частности, в работе Л.А.Алибекова "Полоса жизни"
[115]. Глубину расхождений в самом стиле мышления Вернадского и
его предшественников и оппонентов, с точки зрения Алибекова,
иллюстрирует пример с гранитами. Вернадский, верный своей
методологии, отметил в их составе признаки отклонения от
"нормальных" физико-химических законов. Что это значит? Дело в
том, разъясняет загадку образования гранитов Алибеков, что в них
много окислов кремния, т.е. соединений, содержащих в связанном
виде кислород. Поэтому граниты относятся, в частности, к "кислым"
породам. "Кислород, как следует из логики Вернадского,
свидетельствует о наличии жизни или, по крайней мере продуктов ее
жизнедеятельности в среде, где формировались граниты. Раз так, то
вывод ясен. "Граниты, ? пишет В.И.Вернадский, ? следы былых
биосфер"" [115; 10].
Вернадскому за его граниты, как сообщает автор "Полосы
жизни", приходилось выслушивать такие упреки со стороны других
ученых коллег, которые доходили до прямых насмешек. Автор же
биосферного учения настаивал на том, что еще до образования
гранитов на Земле работала фабрика по производству кислорода, т.е.
была жизнь. Но именно это и казалось диким его коллегам. Не понимая
его логики, оппоненты не видели и смысла в его аргументах.
"Так, наверное, и оставалось бы, ? пишет Алибеков, ? если
бы через много лет после смерти ученого с Луны не привезли
многочисленные образцы горных пород. И среди них - ни одного
гранита. Нет и других пород, которые Вернадский связывал с
биосферным влиянием. Позже, в 1981 г. получены первые
сведения о породах Венеры. Там отсутствует биосфера и тоже нет
ни следа "кислых" пород ... Дальше - больше. Детальные
исследования углерода из обычных земных гранитов доказали,
что в нем присутствуют биогенные изотопы" [115; 10].
Так что же следует из этих открытий Вернадского?
Произошла, по словам Алибекова, революция, вызвавшая
беспорядок в господствовавших в течение десятилетий канонах,
чтобы сложиться в новый, совершенно не подозреваемый ранее
порядок. Каков же его облик в целом? В нем фиксируется тот факт,
что земная кора под океанами сложена бескислородными
породами, изливавшимися из глубоких недр Земли. А вот
материки, напротив, состоят из 30 ? 40 - километровых наслоений
гранитов, известняков, глин и других пород, преобразованных в
разной степени подземными температурами и давлениями, но
содержащих многочисленные окислы. Тогда, если Вернадский
прав, получается так, что вся континентальная кора создана при
непосредственном участии жизни. "Весь этот огромный,
неподъемный вес шести континентов переработан, перелопачен
нежными хлорофилловыми клеточками древних растений ..." [115;
11].
Запомним для дальнейшего это емкое понятие - "полоса
жизни" - в его связи с процессами кристаллической организации
и посмотрим на другие, открытые Вернадским свойства
биосферы, характеризующие ее как синергетическую систему. В
веществе биосферы, если рассматривать ее в энергетическом
разрезе, надо различать, по Вернадскому, три вещественных
формы: 1) вещество косное, создаваемое вне прямого участия
жизни; 2) вещество биогенное, каким являются, например, угли,
нефти, большинство известняков и т.д. и, наконец, 3) вещество
живое - совокупность рассеянных и раздельных организмов [116;
484]. Связь между живым веществом биосферы и лишенной
жизни материей осуществляется непосредственно в форме
биогенной миграции атомов. Отличия же между тем и другим
определяются следующими моментами:
6) особое физико-геометрическое состояние пространства,
занятого живым веществом (диссимметрия Пастера);
7) связанный с этим биогенез - живой организм происходит
в биосфере только из живого организма;
8) связанная с этим необратимость явлений жизни;
9) связанное с этим - в пределах биосферы - в результате
жизненного процесса накопление свободной энергии:
биосфера в ходе геологического и исторического
времени становится все активнее;
10) заселение биосферы жизнью совершается путем
размножения, проявляющего давление на окружающую
среду и регулирующего биогенную миграцию атомов.
Размножением создается в биосфере накопление свободной
энергии, которую можно назвать биогеохимической
энергией. Она может быть точно измерена [116; 487-488].
Выделим для более детального рассмотрения два тезиса -
тезис о диссимметрии Пастера и тезис об эволюционном накоплении
биосферой свободной энергии. Первый тезис указывает на
существенное различие, имеющее место между биосферой
Вернадского с ее особым физико-геометрическим состоянием
пространства-времени и той гипотезой - "Земля - живой организм",
которую сформулировал Лавлок. Что касается второго тезиса, то не
исключено, что такие небесные тела, как большие планеты, могут,
наряду со звездами, на восходящей стадии эволюции увеличивать
свою свободную энергию, используя вакуумные источники. Как
известно, Н.А.Козырев связывал механизм эктропизации планетной и
звездной энергии с течением времени [39], а австралийский геолог
У.Кэри ставил в один ряд явлений возникновение и расширение
Вселенной с фактором расширения Земли, с тем длительным
процессом расширения, который сопровождается, по
предположению, ростом не только земного объема, но и
количественным ростом планетного вещества за счет некоторых
скрытых источников (см. работы [39], [51; 157 - 226]). Если процесс
рождения Вселенной находит свое продолжение в отдельных
процессах зарождения и эволюции звезд и планет, тогда в этом
отношении различие между биосферой Вернадского и
натурфилософским проектом Геи Лавлока становится не таким уж и
существенным. Однако разница между живым и неживым
веществом, с точки зрения диссимметрии Пастера, остается
незыблемой.
Теперь ответим более полно на вопрос, почему биосферу
мы вправе называть сверхбиологическим организмом. Во-первых,
потому, что, как уже сказано выше, биосфера в целом обладает
способностью накапливать свободную энергию, т.е.
удовлетворяет критерию эктропизма жизни. Во-вторых, потому,
что вся входящая в нее совокупность живых организмов
подчиняется на молекулярном уровне определенному правилу
отбора - отбора из рацемической смеси тех органических
молекул, которые, в зависимости от их вида, являются либо
правосторонними, либо левосторонними, но не участвуют в
построении всех возможных биологических организмов вместе.
Это настолько существенный и важный фактор, касающийся всех
известных нам форм жизни, что без его участия никакие модели
образования живых структур из неживой материи не могут
рассматриваться в качестве сколь-нибудь адекватных?.
Более того, в свете открытия диссимметричного
пространства-времени для живой материи ставится под сомнение
сама возможность возникновения живого из неживого. Жизнь, по
утверждению Вернадского, могла создаться в среде своеобразной
диссимметрии, отличной от обычной среды для биосферы. Под
диссимметрией, как писал он, мы понимаем сложное явление,
которое рисовалось несколько иначе Пастеру, чем оно рисуется
нам. "После него оно было углублено П.Кюри, который выставил
положение - назову его принципом Кюри - огромного
теоретического значения. Этот принцип гласит: "Диссимметрия
может возникнуть только под влиянием причины, обладающей
такой же диссимметрией"" [116; 454]. А если этот принцип верен,
тогда живое может возникнуть только из живого или из неживого
при тех глобальных предпосылках, когда пространственновременное
многообразие становится диссимметричным.
Присмотримся к проблеме диссимметризации
пространства-времени повнимательней. Уточним, о чем же
конкретно тут идет речь. Сначала несколько слов об истории
проблемы и о том, как на нее смотрят многие физики. В статье
В.И.Гольданского и В.В.Кузьмина "Спонтанное нарушение
зеркальной симметрии в природе и происхождение жизни",
опубликованной в 1989 г., можно прочитать следующее:
"Со времени открытия Луи Пастером "демаркационной
линии" между живым и неживым - зеркальной диссимметрии
организмов - прошло уже более ста лет. За этот срок практически
любая область исследований (в том числе и эта), казалось бы,
должна быть исчерпана. Однако тот факт, что живые организмы
используют лишь один из двух зеркальных изомеров таких
молекул, как аминокислоты и сахара, и совершенно не
используют другой (в нуклеиновых кислотах содержится лишь D
- изомеры сахаров, а в ферментах - лишь L - изомеры
аминокислот), до сих пор представляет собой интригующую
загадку" [118; 3].
Обратимся к более подробным разъяснениям. Зеркальная
изомерия органических молекул была открыта Луи Пастером в
1848 году. Оказалось, что эти молекулы могут существовать в
двух структурных формах, схожих и вместе с тем отличных друг
от друга, как схожи и отличны одна от другой левая и правая
перчатки. Правая перчатка станет тождественной левой, если ее
вывернуть наизнанку, ладонь левой руки уподобится ладони
правой руки, если последнюю отразить в зеркале. Но их нельзя
совместить друг с другом никакими поворотами в пространстве.
Такие зеркальные антиподы, например, правосторонние (D -
изомеры) и левосторонние (L - изомеры) существуют и в мире
(макро)молекул. "Эта способность молекул существовать в двух
зеркально-антиподных формах, ? писал в другом месте
В.И.Гольданский, ? известна в науке под названием хиральности
- от греческого слова "cheir" - рука. Этот же греческий корень
определяет, кстати, и всем известное, уже давно привычное слово
"хирургия". К числу органических веществ обладающих
хиральностью, принадлежат и молекулярные "кирпичики"
живого - аминокислоты и сахара. Так вот, оказывается, живой
природе присуща практически абсолютная хиральная чистота:
белки содержат только "левые" аминокислоты, а нуклеиновые
кислоты - только "правые" сахара" [119; 28 - 29]. Такова
важнейшая черта, которую признает и Гольданский,
отличающая живое от неживого.
Но как мыслят физики решение этой уже хорошо
выверенной проблемы? По мнению того же Гольданского,
известно, что хирально чистые соединения предоставленные
самим себе, превращаются рано или поздно в смесь, в которой
имеется равное количество правых и левых изомеров. Химики
называют такие смеси рацемическими, и неживой природе
присуща тенденция к рацемизации, установлению зеркальной
симметрии, равноправию правого и левого. Хиральная же чистота
- обязательное условие возникновения и поддержания жизни:
только в хирально чистой среде может возникнуть и
поддерживаться саморепликация молекул жизни.
На вопрос как же произошло нарушение зеркальной
симметрии предбиологической среды? ? он отвечает:
"Тщательнейший анализ привел нас к выводу, что реализовать
такое нарушение симметрии мог лишь своеобразный фазовый
переход, резкое скачкообразное изменение свойств системы в
ходе постепенного изменения параметров среды" [119; 29].
Опять говорится о чем-то таком, что напоминает
спонтанное нарушение симметрии вакуума. Вообще физики
(многие физики) склонны видеть в симметрии закон, а в
нарушении симметрии - аномальный произвол, ибо одно из
значений термина "спонтанный" передается русским словом
"произвольный" (совершаемый по произволу).
Величайшей научной заслугой Вернадского как
естествоиспытателя было то, что он отказался строить теорию
биосферы, допуская наличие в биосферных процессах каких-либо
произвольных актов. Произвола в нарушении зеркальной
симметрии, по Вернадскому, нет потому, что пространственновременное
многообразие, в котором происходят
диссимметричные явления жизни, само диссимметрично.
(Отметим здесь, между прочим, что поскольку все живое
обладает одинаковой диссимметрией, это доказывает наличие
единства биосферы). Такому выводу Вернадского в немалой
степени способствовало обсуждение им этих вопросов с
П.А.Флоренским. Флоренский же хорошо понимал - и к этому
пониманию он пришел еще в первой декаде текущего столетия -
что пространство-время, в котором мы живем, является
одновременно и симметричным и диссимметричным. Свои идеи
он старался донести до сознания научной общественности даже
тогда, когда отбывал ссылку в лагерях.
В письме сыну Кириллу с Соловков, написанном в апреле 1936
г., он дал подробнейшие разъяснения относительно своего понимания
диссимметрии пространства-времени и просил передать это письмо
Вернадскому. "Дорогой Кирилл, - обращался он к сыну, - в виду
предстоящей тебе работы по значению асимметрических соединений в
процессах биосферы я хотел написать тебе об одном смысле этой
работы, но начав письмо, вот уже целый месяц не могу его закончить.
Попробую сказать это сегодня. Трудность - в обширности этой темы и
малых размерах моего письма. Итак, речь об асимметрии, как факторе
природных явлений. - Основной вопрос миропонимания - это вопрос о
реальности или ирреальности (иллюзорности) пространства и времени"
[120; 424].
Попытаемся в предельно сокращенном виде передать суть
размышлений Флоренского об этом вопросе, чтобы стало
возможным добиться лучшего понимания, мы бы сказали,
синергетических оснований учения Вернадского о биосфере.
Флоренский не случайно указывает на то обстоятельство, что
проблема реальности пространства-времени решается вместе с
проблемой их симметрии-асимметрии, или симметриидиссимметрии.
Фундаментальный характер последней
удостоверяется хотя бы тем фактом, что она не может быть
сформулирована в рамках рассудочной логики, выходит за пределы
рассудка. Флоренский отмечает наличие в природе таких объектов,
которые не могут быть различены между собой никаким отвлеченно
указуемым признаком (например, правая и левая перчатка), т.е.
сведением к какому-нибудь инородному понятию, а различаемы
лишь в отношении друг другу ... Как это понять? "Как сказать, чем
именно они различны, в чем заключается невозможность заменить
один парный сапог другим, правую перчатку левой? Всякий видит их
различие и легко убеждается в его неустранимости. Но никто не
может дать ответ на вопрос отвлеченно" [120; 425].
Нельзя найти такой признак, говорит автор письма-эссе,
который указывал бы, чего именно не хватает правой перчатке,
чтобы она была левою. А что такие объекты подлинно различны,
видно из факта их неконгруэнтности, т.е. пространственной
несовместимости (в геометрическом смысле), невозможности
вложить одну перчатку в другую. Порознь каждому элементу одной
отвечает элемент другой. И, тем не менее, если попытаться
сформулировать, почему же сумма одинаковых признаков дает не
тождественные итоги, то это заведет либо в тупик, либо к тому, что
все равно придется подставить в обсуждаемые понятия термины
правый и левый, или им равноценные, т.е. то, что требовалось бы
определить через другие понятия или предикаты.
Такого различия, по Флоренскому, нет, хотя и есть
бесспорный факт различия, не зависящий от нашей
субъективности. Отсюда он делает такой многозначительный
вывод:
"Отсутствие такого признака доказывает, что пространство
- не понятие; независимость от субъективных ощущений и
желаний доказывает, что пространство - не психологический или
психофизический комплекс. Оно реально, и утверждая его
иллюзорность (или вторичность), необходимо отрицать и
реальность транссубъективного мира" [120; 425].
Но то же самое относится и ко времени. Просто в одном
случае приходится говорить об асимметрии, в другом - о
необратимости: "По неразделимости пространства и времени
надо, собственно, и эти моменты, асимметрии и необратимости,
объединить одним термином, и лишь в целях дидактических
говорить о них порознь" [120; 424].
Итак, пространство-время, по Флоренскому, не суть
комплексы ощущений в смысле эмпиризма (махизма) или
позитивизма. Но, более того, они не являются и какими-либо
свойствами, абстрагированными от вещей, существующих в
универсуме. Мы бы теперь сказали, что пространство-время есть
нечто большее, чем совокупность всех вещей мироздания, ибо к
пространству-времени относится такое его состояние, как
физический вакуум, который не является вещью или явлением в
привычном понимании этих терминов. Но дело не только в этом.
То, что на поверхности пространственно-временного
многообразия мы отмечаем как наличие зеркальной симметриидиссимметрии,
имеет скрытые основания, нечто такое, что можно
было бы назвать, грубо говоря, изнанкой пространства-времени. Эту
"изнанку" Флоренский математически описал в "Мнимостях в
геометрии" [45]. Сказанное означает, точнее, что пространственновременное
многообразие имеет двойственный характер. Его внешняя
структура описывается вещественными параметрами, а внутренняя -
мнимыми (в смысле мнимых и комплексных чисел математики).
Внешней структуре пространства-времени соответствуют
энтропийные процессы, рассеяние энергии, а внутренней
структуре соответствуют процессы антиэнтропийные, или
эктропийные. Ведь если рассеяние материи-энергии, как пишет
Флоренский, говорит о деконцентрации, т.е. выходе из
внутреннего (объема - В.Ш.) во внешнее, то процесс
концентрации, стекания материи-энергии в определенные места,
должен указывать на обращенность мирового процесса [120; 427
- 428]. Следовательно, здесь имеется в виду обратное,
антиэнтропийное, течение времени и соответствующие такому
течению необратимые процессы. То есть имеется в виду то, на
чем не раз акцентировал внимание Вернадский и о чем прямо
писал:
"В явлениях, подчиненных законам симметрии, диссимметрия
выражается неравенством количественных и физико-химических
проявлений правизны и левизны, причем в таких явлениях процессы
необратимы, так как диссимметрическое пространство
характеризуется полярными векторами, ими будет выражаться и время.
Полярный вектор времени как раз характеризует необратимость во
времени. В косной природе, в ее естественных телах - в кристаллах
природных и искусственных - неравенства правых и левых явлений
нет. В кристаллах, выделяемых в жизненных процессах, оно выражено
резко" [114;486].
Примером равенства правизны и левизны в косном
веществе служат кристаллы кварца. Кристаллы эти являются как
правосторонними, так и левосторонними, но природа не отдает
преимущества какому-либо одному из этих видов. "Кристалл" же
живого вещества не имеет своего зеркального вещественного
двойника. Не случайно, поэтому в материалах Флоренского
фигурирует такое понятие, как "отрицательный кристалл"
[120;486]. Отрицательный кристалл, или антикристалл, или
апериодический кристалл (по Шредингеру) - все это суть
термины, которыми именуется структура живого вещества в том
понимании, которое мы представили выше в концепции
антикристаллической организации.
Вернемся снова к понятиям жизни и развития биосферы
под углом зрения принципа Пастера-Кюри: "диссимметрическое
явление вызывается только такой же диссимметрической
причиной" и поставим, наконец, прямой вопрос: какова же та
диссимметрическая причина, которая приводит к
диссимметризации живых структур? Можно было бы
процитировать множество всевозможных догадок и допущений,
сделанных физиками на сей счет, но все они представляют лишь
то, что называется гипотезами ad hoc, и не относятся к числу
сколь-нибудь правдоподобных. На наш взгляд, причина
диссимметризации живой материи заключается в самой жизни, в
самом жизненном процессе как процессе антиэнтропийном. Ведь
уменьшение энтропии того или иного объекта как раз и связано с
уменьшением его разлитости по всем направлениям (в
пространстве и времени), с уменьшением его симметрии -
изотропности и однородности.
Жизнь перерабатывает однородный и изотропный
пространственно-временной кристалл в другой кристалл, в котором
двусторонняя связь симметрии-диссимметрии разрывается в пользу
диссимметрии. Во второй главе мы показали, что однородное и
изотропное пространство-время Вселенной структурировано так, что
в нем два вида движения - инерциальное и вращательное -
сосуществуют и обуславливают друг друга. В данном параграфе мы
зафиксировали внимание на понятии "полосы жизни". В биосфере
Земли полоса жизни устилается твердым телом земного вещества и
характеризуется тем, что на всем ее протяжении происходит
преобразование кристаллической организации материи в
антикристаллическую. Во Вселенной полоса жизни прочерчивается
между кристаллической и антикристаллической организацией
пространства-времени. Для более конкретной ее характеристики у
нас пока нет фактических данных. Путь к жизни проходит через
единство инерциального и вращательного движений к односторонне
ориентированной закрученности (макро)молекул (полимеров) живого
вещества.
Синергетическая дисциплина мысли не может быть
полновесной вне изучения функционирования такой сложной
системы, каковой является земная биосфера. Но наш интерес к
биосфере имеет не только чисто научное или академическое
значение. Земная биосфера - сфера жизни человека. Вне этой
среды жизни человека нет. В.И.Вернадский открыл закон, или
принцип, существования биосферы как целостной развивающейся
системы. Он состоит в том, что биосфера может существовать
только при условии ее необратимого развития, т.е. при условии
неуклонного накопления в ней свободной энергии. Этому
накоплению всегда соответствовало увеличение богатства и
разнообразия жизненных форм на планете.
И все это имело место до эпохи наших дней, отмеченной
глобальным экологическим кризисом. Причина кризиса -
индустриальная деятельность людей со всеми ее последствиями,
состоящими в загрязнении и хаотизации природной среды. Отсюда
дилемма - либо, при разумном и своевременном подходе к
разрешению экологического кризиса, переход биосферы в новое
состояние, в ноосферу, за которую ратовал Вернадский, либо
деградация биосферы и уничтожение высших форм жизни.
Времени для выбора того или другого пути остается совсем
немного.
Г л а в а ч е т в е р т а я
СИНЕРГЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
СОЦИОГЕНЕЗА
1. Системно-организационный подход к изучению явлений
социогенеза в биосфере
Концепция социогенеза, вошедшая под этим названием
сравнительно недавно в естествознание и социологию, представляется
нам весьма удачной в том отношении, что она позволяет перейти, при
изучении синергетических процессов, на более частный уровень
организации, следующий за биосферным уровнем. Сам термин
"социогенез" впервые, кажется, нашел применение в работе В.Новака
"Очерк принципа социогенеза" [121; 169 - 179]. Под социогенезом,
читаем мы в статье Новака, понимается объединение организмов
одного и того же вида в группы, колонии и сообщества, которые в
течение своей эволюции постепенно интегрируются в индивидуумы
более высоких ступеней. Все организмы находятся на одной из пяти
ступеней социогенеза от простейшей бактериальной клетки до
человеческого общества или на переходе между смежными ступенями.
Вся живая материя на Земле составляет таким образом систему,
которая объединяется во времени, причем каждая более высокая
ступень ее составляется из более или менее интегрированных единиц
(individuales) предшествующих более низких ступеней [121; 161].
История вопроса, как она представлена Новаком, такова.
Теория социогенеза была сформулирована им в 1958 году. В
Советском Союзе она была впервые представлена автором в лекции
на кафедре дарвинизма Московского университета в 1962 году, а
затем появилась в печати на венгерском (1966) и русском (1967)
языках. Теория вобрала в себя, по Новаку, два направления -
морфологическое и экологическое. Морфологический подход
наиболее явственно проявился в геккелевской "Общей морфологии"
("Generelle Morphologie" (1906)), хотя его основные идеи были уже
неявно включены в клеточную теорию, предвосхищенную еще
Ламарком (1809) и Пуркине (1830), а затем полноценно
сформулированную Шлейденом и Шванном (1839). Второй,
экологический подход, пишет Новак: "впервые появился в статье
К.Ф.Кесслера, выдающегося русского эколога немецкого
происхождения, который работал в Санкт-Петербурге. Он показал
важность взаимопомощи с точки зрения естественного отбора" [121;
162]. Далее автор упоминает, в связи с тематикой социогенеза, еще
имена П.А.Кропоткина с его книгой "Взаимная помощь как фактор
эволюции" [122] и В.М.Бехтерева.
К сожалению, полновесной теории социогенеза, несмотря
на удачное название данной концепции, у Новака не получилось.
Не получилось уже хотя бы потому, что ее нельзя создать в
отрыве - без сопоставления или противопоставления - от такого
процесса, как, скажем, эмбриогенез. Ведь в эмбриогенезе
сообщество организменных клеток, специализированных в своих
функциях, возникает не за счет их объединения из особей, данных
уже заранее в качестве существующих индивидов, а за счет
пролиферации одной зародышевой клетки. Кроме того, Новаку
остались, по-видимому, неизвестными фундаментальные
открытия наших отечественных ученых - Н.И.Вавилова с его
законом гомологических рядов, А.А.Любищева и др. Об этих
открытиях здесь уместно будет вспомнить.
Все началось с того, что был подвергнут сомнению
дарвиновский принцип дивергенции в эволюционной биологии.
Принцип этот, грубо говоря, провозглашал, что все разнообразие
живых организмов вплоть до человека представляет собой
филогенетическое дерево, сучья и ветви которого суть линнеевские
таксоны - виды, роды и т.п., - имеющие единый ствол, который
символизирует первоначальную живую клетку или сообщество
одинаковых живых клеток, породивших царство живой природы.
Против этого принципа и восстал Любищев. "Любищев, - писали о
нем в 1982 г. С.В.Мейен и Ю.В.Чайковский, - считал, что господство
исторического подхода в морфологии обеднило морфологические
понятия, и, прежде всего понятие гомологии, которое сведено к
гомофилии (общности происхождения). Он перечислил семь
критериев гомологии. Гомофилия была для него лишь одним из них,
причем выводится она с помощью прочих критериев" [123; 7].
Анализ критериев, добавляют авторы, показывает, что ни один
из них не может претендовать на универсальность и
привилегированное положение. В зависимости от комбинации
критериев неизбежно складываются различные виды и степени
гомологичности - неполная гомология, гомофилия, гомоплазия и т.д.
Поскольку исследователи используют разные критерии, понятие
гомологии получает в литературе различный смысл [там же].
Смысл понятия эволюции Любищев раскрывал посредством
следующих пар противоположных понятий: 1) эволюция
(трансформизм) - постоянство; 2) эволюция (преформизм) -
эпигенез; 3) эволюция - революция (сальтация); 4) эволюция
(восхождение) - эманация (нисхождение); 5) эволюция (необратимое
развитие) - инволюция (обратимое развитие). "Оказалось, - как
пишут Мейен и Чайковский, - что смысл термина "эволюция"
достаточно многообразен, так что можно, признавая факт эволюции в
одном смысле, отрицать его в другом. Эволюционисты 20-30-х годов,
по Любищеву, признавали неограниченный трансформизм, но не
могли продемонстрировать факторов эволюции на конкретном
материале" [123;11].
Пять критериев эволюции, указанных Любищевым,
представляют собой, в общем-то, логические возможности. Но в
одном Любищев не сомневался - в том, что принцип гомофилии
(общности происхождение), или дивергенции, должен быть
дополнен принципом конвергенции. К этому убеждению его
склонял сформулированный Н. И. Вавиловым в 1920 году закон
гомологических рядов. "Закон гомологических рядов в
наследственной изменчивости" - это точное его название -
формулируется так:
"1. Виды и роды, генетически близкие между собой,
характеризуются торжественными рядами наследственной
изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм для одного
вида, можно предвидеть нахождение тождественных форм у других
видов и родов. Чем ближе генетически расположены в общей
системе роды и меннеоны (т.е. виды), тем полнее тождество в рядах
их изменчивости. 2. Целые семейства растений в общем
характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящей
через роды, составляющие семейство" [124; 15 - 16].
Комментируя содержание закона Вавилова, Любищев
отмечал следующие его характерные особенности:
1. Закон приложим не только к близким видам одного рода,
но и к родам семейств, достаточно отдаленных.
2. Этому закону придается такая универсальность, что по
наличию ряда изменчивости в одном роде или в семействе можно
предвидеть соответствующий ряд в другом роде или семействе: это и
позволило Вавилову сделать удачный прогноз.
3. Вавилов и его сотрудники не сделали всех далеко идущих
выводов из закона гомологических рядов. Здесь речь идет о явлениях
миметизма, отмечаемого не только у растений, но и у насекомых (см.
закон Уолша (B.D.Walsh) о "равнозначащей изменчивости" у
насекомых). Все эти явления, как показал Гейкертингер [125], не
могут быть объяснены на основе концепции дарвиновского отбора
[97; 149].
На первый взгляд может показаться, что закон
гомологических рядов Вавилова свидетельствует лишь о
параллелизме в развитии отдельных таксонов, которые в ходе
развития вовсе не сближаются между собой. На самом деле здесь
параллели следует уподоблять скорее геометрическим
параллельным не в смысле Евклида, а в смысле Воображаемой
геометрии Лобачевского. Монополию дивергенции, т.е.
представление эволюции в форме древа, в котором ни один
таксон не образован схождением ветвей, Любищев начисто
отвергал [123; 13 - 14]. (Заметим, между прочим, что такая
монополия до сих пор имеет место в так называемой
синтетической теории эволюции, т.е. в неодарвинизме).
Таким образом, мы вправе сделать вывод, что в наиболее
передовых разделах биологической науки используется, может
быть, не всегда явно, синергетическое единство принципов
близкодействия (эмбриогенез, дивергентный филогенез) и
дальнодействие (конвергенция таксонов, зафиксированная, в
частности, в законе гомологических рядов Вавилова). В явлениях
гомофилии, гомоплазии, неполной гомологии и т.п. мы вправе
видеть то, что представители синергетики называют
аттракторами с их атрибутами странности?.
Попытаемся теперь привести примеры аттракторов в
теоретических построениях самой науки - биологии, а затем и
социологии. Речь может идти в данном случае о сходящихся друг
к другу научных концепциях ученых, которые начинали их
построения, исходя из разных начальных условий и даже, как это
часто случается, не были знакомы с разработками своих коллег
по профессии.
Наиболее ярким примером общности во взглядах на
проблему биологической конвергенции - во взглядах, развитых с
совершенно разных исходных позиций, - служат идеи
А.АЛюбищева и К.Уоддингтона ([126], [127]). Ключевые понятия,
которыми пользуется Уоддингтон, ? "креод" и "гомеорез".
Понятие креода определяется как устойчивая траектория
("направление", "канал") развития любой живой системы в
"пространстве биологического движения". Гомеорезом же автор
назвал способность живой системы поддерживать такую
траекторию. Гомеорез представляет собой таким образом
экспликацию понятия морфогенеза. Без этой экспликации, по
Уоддингтону, трудно было бы понять процесс эмбриогенеза. И так
считает ученый, знакомый с генетикой не понаслышке, к которой
он мог бы апеллировать, полагая, что все секреты развития
зародыша заключены в генах первоначальной клетки. Нет, свою
модель биологического становления ученый выражает в форме
"эпигенетического ландшафта", где развитие организма протекает
от одного неравновесного состояния к другому хотя и под
генетическим контролем, но вместе с тем и под управлением
фундаментальных закономерностей формообразования, которые не
зависят ни от генотипа, ни от естественного отбора (по Дарвину).
Сущность этого набора фундаментальных закономерностей,
называемых креодом, состоит в том, что креод способен
притягивать и увлекать за собой близлежащие траектории
движения эволюционирующих систем, что позволяет говорить о
наличии здесь дальнодействующих связей.
С учетом этих связей решение проблемы самоорганизации в
морфогенезе, по Уоддингтону, видится в выявлении механизмов,
обеспечивающих формирование организма как единой целостности.
По существу, это - воссоздание организма по определенному
идеальному плану или образу. Если физика, как правило, стремится
воссоздать целое из частей (например, элементарных частиц), то в
биологии - в хорошей биологии - приоритет отдается целому.
Поэтому К.Уоддингтон, хотя и с известной долей осторожности,
пишет: "В сущности, я бы считал, что тайна жизни запрятана именно
в этом противоречии между физическим и биологическим
описаниями. Она лежит у самого корня известных проблем
соотношения между субъектом и объектом, детерминизмом и
свободой, материей и сознанием, мертвым и живым" [126; 179].
Говорим ли мы о социогенезе в собственном (узком)
смысле слова, или о таких процессах развития, как эмбриогенез
или дивергентный филогенез, везде приходится иметь дело с тем,
что всячески пытался преодолеть дарвинизм и неодарвинизм, - c
causa teleos, или causa finalis. П.К.Анохин назвал этот феномен
опережающим отражением. Любое живое существо, как
отмечал Анохин, "немедленно погибло бы в результате
естественного отбора, если бы оно реагировало только на
наличные факторы среды, т.е. только на то, что действует в
данный момент, и не реагировало бы по принципу опережающего
отражения" [128;21].
Примерно такие же соображения высказаны были
А.А.Ухтомским и Н.А.Бернштейном. Применительно к отдельной
живой особи Бернштейн писал: "Жизнедеятельность и поведение
организма обусловливается не уравновешиванием со средой, а
преодолением среды на пути жизни. В самом основном его ведет
модель потребного ему будущего, повинуясь которой организм, так
сказать, не придает значения тому, приходится ли ему в направлении
намеченной цели двигаться "по течению" или "против течения""
[129; 72].
С признанием "модели потребного будущего" или
"опережающего отражения действительности" проблема causa
finalis еще не решается. Встает вопрос о том, как нам понимать
биологическую эволюцию того, чего еще нет и чему только
предстоит быть. Пояснения, сделанные на этот счет, скажем,
самим Анохиным, далеки от полной ясности. Что нам может дать
для большего понимания, например, такое утверждение автора:
"Вся история мира служит наглядным примером
усовершенствования этой универсальной и самой древней
закономерности, которую можно было бы назвать опережающим
отражением действительности, т.е. ускоренным в миллионы раз
развитием цепей химических реакций, которые в прошлом отражали
последовательное преобразование этой действительности" [128; 18]?
Значит ли это, что опережающее отражение
действительности есть лишь перенос прошлого
филогенетического опыта на будущее? Если так, тогда ни о какой
causa finalis говорить не приходится. Разбором этого непростого
вопроса мы специально займемся в следующем параграфе, где
будет рассматриваться проблема социогенеза в человеческом
обществе.
2. Проблема конвергенции в роду? homo sapiens.
Синергетический план.
Человек произошел от обезьяны. Этот тезис общеизвестен.
И до недавнего времени почти никто в научном сообществе не
осмеливался его оспаривать. Да и как можно было бы не
соглашаться, если сам Дарвин - великий Дарвин, по
свидетельству биографов, иногда становился на четвереньки и так
ловко подражал поведению обезьян, что у зрителей захватывало
дух от открывающейся перед ними "истины"!
Тезис об обезьяньем происхождении нашего предка, как
пишет в статье "Происхождение человека в свете современных
данных науки" (см. [130; 120 - 130]). Ю.И.Семенов, еще совсем
недавно, 40-50 лет тому назад, понимался буквально не только
людьми, далекими от науки, но и подавляющим большинством
самих антропологов. В науке господствовал взгляд, согласно
которому первые люди, а ими тогда считались питекантропы,
найденные на острове Ява (Индонезия), произошли примерно
500-600 тыс. лет назад непосредственно от древних
человекообразных обезьян, в принципе мало чем отличавшихся и
по морфологической организации и по образу жизни от
современных антропоидов [130; 120].
Но оказалось, что не все так просто, и не все так примитивно
просто, как это изложено, скажем, в работе Ф.Энгельса
"Происхождение семьи, частной собственности и государства". В
настоящее время наука приходит к признанию того, что наряду с
тезисом "человек произошел от обезьяны" имеет право на научное
обсуждение тезис "человек произошел от человека". Заглянем,
например, хотя бы в работу К.Оуэна Лавджоя "Эволюция
выпрямленного способа передвижения у человека", и посмотрим, что
сказано там об интересующей нас проблеме в свете современных
научных открытий [131; 64 - 72].
На протяжении почти столетия, как указывает Лавджой,
эволюционисты утверждали, что столь необычный способ
передвижения, как бипедия (двуногость) развился у предков
человека потому, что он освобождал им руки. При помощи рук
они могли переносить орудия, которые научились изготавливать
благодаря своему увеличенному мозгу. Однако, согласно автору,
за последние два десятилетия наши знания об ископаемых
предках человека настолько возросли, что позволяют сделать
следующий вывод:
"Ни уникальный мозг, ни способность изготавливать
каменные орудия не свойственны древнейшим из ныне известных
наших предшественников, живших три и более миллионов лет
тому назад. В то же время строение некоторых частей их скелета
имеет отчетливые признаки бипедии или двуногости" [131; 64].
Речь идет об антропоидах, названных австралопитеками. Как
показывает анализ строения таза одного из австралопитеков - самки
гоминида "Люси", жившей три млн. лет тому назад, то она
передвигалась на двух ногах столь же легко, как и современный
человек. Бипедия, возможно, возникла на самой ранней фазе
эволюции человека. И если прямохождение было вполне
сформировано уже у австралопитеков, его возникновение может
быть датировано стадией древнейших гоминид, ветвь которых
отделилась от других приматов, вероятно, 8-10 млн. лет тому назад.
"Развитие бипедии, возможно, было решающим исходным событием
в эволюции человека" [131; 64].
Но переход к прямохождению - это пока что таинственная
загадка в проблеме происхождения человека. Она не поддается
объяснению в привычных способах рассуждения. Лавджой в связи с
этим пишет: "Большая масса головного мозга и способность
изготавливать сложные орудия - несомненно, главные особенности,
отличающие человека от других животных. Однако нас отличает и
третья особенность: выпрямленный способ передвижения, который
присущ только человеку и его непосредственным предкам. Все
остальные приматы по сути четвероногие и не без основания:
передвижение на двух ногах вместо четырех имеет много
недостатков, оно лишает нас быстроты и ловкости, делает почти
неспособными лазить на деревья, где растет такая важная для
приматов еда, как фрукты и орехи" [131; 64].
Все это никак не укладывается в схему дарвиновского
естественного отбора. Разве что пришлось бы прибегнуть для
объяснения происхождения бипедии к опыту искусственного
отбора в деле выведения лучших пород домашних животных. Но
есть еще и другая, крайне важная для нас, сторона вопроса. Мы
не ошибемся, если скажем, что тезис "человек произошел от
человека" истинен в том смысле, что наш человеческий предок
был, во всяком случае, прямоходящим. Можно высказать и очень
правдоподобное предположение, что прямохождение - подъем от
земли в направлении к небу - есть акт духовной трансформации у
высших антропоидов.
Но нам неизвестно, совершился ли когда-то этот акт
трансформации в одной единственной ветви антропоидов, или
этих ветвей было несколько, и такие акты происходили болееменее
одновременно в разных местах. Было ли отведено в
эволюции время для конвергенции к одному виду homo sapiens у
разных по происхождению его предков - антропоидов? Или,
наоборот, то, что теперь известно в качестве подвидов или рас
"человека разумного", является результатом скорее дивергенции
одного более гомогенного вида? На эти вопросы пока нет прямых
ответов. Более того, неизвестно даже, какая тенденция -
дивергенция или конвергенция в роду человеческом -
преобладает в настоящее время.
Есть все основания полагать, что независимо от того, как
там обстояло дело в прошедшие эпохи - в наше время желательно
идти по пути конвергенции для решения общих глобальноэкологических
проблем. Но чтобы такое желание возобладало и
получило свою реализацию, должны быть указаны объективные
основания для всеобщего единения. Каковыми же они могут
быть?
Для тех людей, которые зачисляют себя по ведомству
абстрактных гуманистов (в смысле гуманистического течения
мысли, возникшего в эпоху Возрождения), вопрос этот решается
просто. Поскольку все люди имеют общий корень происхождения -
наш прародитель человекообразная обезьяна, - то все человеческие
антагонизмы, проявляемые в виде войн, актов насилия,
порабощения одной нации другой и т.п. - могут быть, в конце
концов, преодолены на почве осознания нашей генетической
общности. Такая доктрина исповедуется, по крайней мере, на
словах, даже очень многими политическими деятелями. Так,
например, заразившийся европейским гуманизмом Джавахарлал
Неру высказался на эту тему в своей книге "Взгляд на всемирную
историю" вполне определенно. Касаясь дарвиновской теории
происхождения видов и происхождения человека, Неру писал:
"Согласно этой теории, вполне возможно, что у всех
многообразных растений и животных, которые мы наблюдаем
сегодня, существовал один общий предок" [132; 319]. Не допуская
даже мысли о процессах конвергенции в развитии видов, автор
"Взгляда на всемирную историю" разъяснял дарвиновский
принцип эволюции в живой природе на примере сходной
идеологии, разработанной гораздо раньше Дарвина китайским
мыслителем Цзон-Цзе. В одном из писем Неру к дочери (1933 г.)
находим следующие его высказывания: "Поскольку я рассказывал
тебе теорию Дарвина о происхождении видов, тебе, может быть,
интересно узнать, что писал об этом предмете один китайский
философ две тысячи пятьсот лет назад. Его имя было Цзон-Цзе,
писал он в шестом веке до Христа, приблизительно во времена
Будды:
"Все организмы происходят от одного-единственного вида.
Этот единственный вид подвергался многим постепенным и
непрерывным изменениям и затем дал начало всем организмам,
различным по форме. Эти организмы не сразу стали отличаться
друг от друга, напротив, они приобретали различия посредством
постепенных изменений, происходивших поколение за
поколением" [132; 332].
Автор письма добавляет, что это достаточно близко к
теории Дарвина, и поразительно, что к таким выводам пришел
древний китайский биолог, и что миру понадобилось еще два с
половиной тысячелетия, чтобы снова прийти к ним [там же].
Не исключено, однако, и другое: миру понадобилось два с
половиной тысячелетия, чтобы повторить одно и тоже
заблуждение. Ведь до сих пор не решен даже такой, более
простой вопрос, как вопрос о происхождении человекакроманьонца.
Нет данных о том, что он ? потомок неандертальца.
И не исключено что, линия неандертальца, несмотря на ее
возможную конвергенцию с кроманьонцем, все-таки сохранила
свое значение, и среди нас живут подвергшиеся воздействию
цивилизации неандертальцы.
Западный взгляд на проблему единства земного
человечества проще. Западный ученый-идеолог смотрит на это
дело сквозь призму экономики, а в последнее время ? сквозь
призму интересов транснациональных корпораций. Эти интересы
должны объединить тех, кого теперь зачисляют в "золотой
миллиард". Для остальных как придется. Североамериканские
индейцы уже в XVIII-XIX вв. не вписывались в интересы
европоцентристской буржуазной цивилизации, поэтому почти все
(десятки миллионов человек) были истреблены. Несколько подругому
к проблеме интеграции народов подходили марксисты. У
них экономическому интересу людей придавалось даже большее
значение, нежели у буржуазных идеологов, но он, этот интерес,
тесно увязывался с классовым подходом к делу всеобщего
прогресса и процветания. Стремление к более динамичному
прогрессу потребовало и гораздо большего количества жертв,
положенных на его алтарь. По темпам истребления коренных
народов России и по количеству уничтоженных людей
марксисты-большевики далеко опередили американских
цивилизаторов, занимавшихся приобщением к Западной
цивилизации аборигенов североамериканского континента.
Дополним наши критические замечания, однако,
позитивными предложениями по решению проблемы социальной
конвергенции. Для этого нам надо будет подойти к восприятию
времени в социальном аспекте. Слишком немногие найдутся
среди здравомыслящих людей, хотя среди таковых есть и ученые,
кто не пришел бы к выводу, что время представляет собой
вселенский фактор, который и творит, и уничтожает все то, что
существует в окружающем нас мире. Время создает сложные
органические и социальные системы и оно же приводит их к
гибели. Отсюда неизбывное желание человечества в лице его
крупнейших мыслителей - справиться с негативной стороной
времени, преодолеть ее в деле социального строительства.
"Овладение временем", - так кратко был назван проект
преодоления энтропийного аспекта времени и усиления его
созидательного потенциала русским мыслителем
В.Н.Муравьевым [133]. К книге нашего соотечественника мы еще
вернемся, а пока покажем, как смотрит на время, на соотношение
в нем прошлого, настоящего и будущего современная западная
идеология, представленная официальной наукой. В центре здесь
вопрос о реальности будущего.
В целом, как отмечается в нашей философской литературе, для
западных футурологов характерно отрицание объективной реальности
будущего, поскольку оно не "вещеподобно" и эмпирически не дано
[134; 17]. Вот примеры, приводимые А.М.Гендиным, более конкретного
выражения подобных взглядов:
1. Будущее - это не конкретная вещь, а абстракция,
обремененная эмоциями [135; 397].
2. Реальность будущего признается лишь в субъективнопсихологическом
плане - как реальность ценностных
ориентаций субъекта, его помыслов, надежд, ожиданий,
устремлений в грядущее. Социальное будущее выступает
при этом только как "мыслительная конструкция" и
"реальное переживание" [136; 44].
2а. Будущее - это "экран, на который проецируются надежды
и опасения людей" (ссылки см. у Гендина [134]).
3. "Будущее не существует, оно не предоставляет в наше
распоряжение никаких фактов. Мы не можем поэтому
изучать его научными методами". Это утверждение
известного американского прогнозиста Энтони Винера в
предисловии к книге [137; IX].
3а. В том же духе высказывается Уэнделл Белл: "Знание о
будущем невозможно, ибо не существует фактов будущего
("future facts")" [138; 58].
4. Р.Нисбет: "Настоящее не заключает в себе будущего
точно так же, как наше настоящее никогда не
содержалось в прошлом" [139; 264]. Его же
высказывание: "Отношение между прошлым, настоящим
и будущим является хронологическим, а не причинным"
[ibid., p. 265].
5. Д.Габор: "Будущее нельзя предвидеть, его можно
изобрести" [140; 161].
6. Д.О.Портер: "Поскольку будущее не существует
объективно, им можно манипулировать для того,
чтобы реализовать цели тех, кто разрабатывает
стратегические предсказания" [141; 175].
6а. Эдвард Корниш (президент Международной ассоциации
по исследованию будущего): "Поскольку будущее не
существует, оно должно быть изобретено" [142; 381].
7. Обобщающий вывод делает Э.Трист: ""..."
фактически не существует такой вещи как будущее,
а есть только будущности ("futures"). Какие из них
реализуются, зависит от выбора, который мы
делаем, а он, в свою очередь, от наших ценностей, а
также от нашей активности" [143; 114].
7а. Р.Амара: "Понятно, что число таких социальных
будущностей, творимых человеческим воображением,
может быть практически бесконечным, ибо оно
ограничивается лишь пределами фантазии и степенью
изобретательности субъекта" [144; 47]. (Примерно то
же звучит у Д.Портера: "Мы находим, что существует
почти бесконечное число будущностей" [op. cit., p.
184]).
Как видно из этой подборки примеров, западные философы,
представители социальной идеологии, футурологи смотрят на
будущее под тем углом зрения, который можно было бы назвать
эмпирико-прагматическим. Будущее как таковое не существует, но
его становлением можно управлять, пользуясь законом причинности.
Причем в рамках причинности открывается неограниченное число
будущностей. Это - практически тот же взгляд, что исповедовало и
большинство марксистов, определявших статус грядущего по
"росткам будущего" в настоящем. Исключение в приведенном
списке точек зрения составляет Нисбет, квалифицирующий
отношение между прошлым, настоящим и будущим как чисто
хронологическое, но не причинное.
Почему же изложенный выше подход к пониманию
будущего нельзя признать удовлетворительным? Потому,
отвечаем мы, что он, во-первых, строится только на основании
все того же принципа близкодействия ("ростки будущего") и
является, вследствие этого неполным, односторонним. И потому,
во-вторых, что в нем нет признания следующего
фундаментального факта: неограниченный, казалось бы, спектр
будущностей укладывается в очень жесткие рамки,
определяемые, с одной стороны, антиэнтропийным развитием
всякой социальной системы, с другой стороны, ? ее хаотическим
распадом. Таков характер самого времени, в котором все сущее
возникает, развивается, а затем падает, приходит к небытию.
Проблески именно такого понимания можно заметить и в
Западной литературе, но они находятся за пределами
официальной науки. В 1970 году на Западе вышло третье издание
книги Дэйна Радьяра "Астрологическая психология",
переведенной и опубликованной на русском языке в 1994 году
[145]. В этой работе автор ввел понятия негативного и
позитивного времени - понятий, по своему смыслу очень близких
к концепции П.Флоренского о прямом и обратном течении
времени. По Радъяру, важно исходить, из двух фундаментальных
представлений времени. "Негативное время - это время, которое
понимается как фатальность прекращения. Позитивное, или
холистическое, время - это способность создания целостностей"
[145; 70]. Первое понимание окрашено в субъективные и
эмоциональные тона. Оно как бы вопиет: "Вот я, целостный,
живой, сознательный; и всему этому придет конец! Каждое
изменение - шаг к смерти, все есть страдание и все напрасно!"
Так, в передаче Радьяра, рассуждает индивид, постигший,
что всякая индивидуальная самость - мираж. Всякое составное
существо погибнет, как говорил Будда. Из чего в буддистской
философии следовало предписание, что мудрее всего отвлечь
сознание от всего составного и обитать в чистой абстрактной
форме, в чистой целостности поверх всех целых или между ними.
Это состояние в буддизме называется нирваной [145; 70].
Чтобы отказаться и от смерти, и от нирваны - отказа от жизни
при жизни - следует, как считает Радьяр, отказаться от негативного
времени в пользу времени позитивного. А это - путь не от целостности
к распаду, а от одной целостности к другой, превосходящей по
сложности предыдущую. "Позитивное понимание времени, -
разъясняет данную мысль автор, - рассматривает его как вечное
рождение целостностей, которые не непременно умирают как таковые,
а могут сочетаться друг с другом, образуя в этом процессе все большие
целостности. Благодаря причастности к сознанию индивид способен
стать органической частью большего целого и тем самым достичь
бессмертия в этом целом, как проводник целостности большего
целого" [там же].
По-видимому, здесь имеются в виду, в частности,
творческие усилия человека, направленные на развитие культуры,
науки, созидание всечеловеческого знания, созидание ценностей в
духовной сфере, участие в органическом процессе всеземной, а
может быть, и космической цивилизации.
Этот вид бессмертия, продолжает Радьяр, отличается по
своему смыслу от чисто личного бессмертия, потому что
основывается не на преодолении времени, а на отождествлении
каждого его момента с творческой силой.
Заметим здесь, что термин "творческая сила" может
оказаться весьма полезным для прояснения сути синергетики. В
потенции эта сила может предшествовать творческому акту, в
действии - усиливать его. Здесь люди поистине могут становиться
подобными образу, того, кто не только наделяет их этой силой, но и
побуждает их к вдохновенному со-творчеству. Проявления этой
силы могут быть прослежены как в близкодействии, так и в
дальнодействии, как в эктропийных, так и в необходимо
предшествующих им очистительных энтропийных процессах.
На протяжении всего известного нам периода истории
человечество пыталось именно преодолеть время. Что это
значит? Это значит, по Редьяру, возвести в культ величайшего
почитания все то, что можно было бы назвать "окаменевшим
божеством". Как сложился этот культ? "Со времени VI в. до н.э.,
- говорит автор, - человечество старалось привести свое
мышление в соответствие с новыми, более абстрактными
представлениями. Величайшие философы и ученые подчеркивали
фактор "формы". Форма, которую не следует смешивать с
"телом", ? это всего лишь синтетический результат абстрактных
взаимоотношений. Когда же форма проявляется в организации
материальных элементов в "тело" (или объект), она предполагает
протяженность в пространстве. Таким образом, пространство как
космический принцип было предметом особого внимания в
последние двадцать пять веков" [145; 67 - 68].
Все это хорошо узнаваемо на основании того, что нам
известно из истории развития науки и философии. И постоянство
идеальных форм (эйдосов или идей) Платона, и постоянство
Ньютонова пространства, которое он считал "чувствилищем
бога", и вера в неизменность, а, следовательно, и в бессмертие
человеческой души в христианской религии. И, наконец, вера в
бессмертие и могущество бога, ? вера в его неограниченное
могущество потому, что он преодолевает саму смерть как удел
всего живого.
Так фатальность смерти преодолевалась, по словам Радьяра, в
овладении формой. "Человек, создавший "бессмертную форму" (это
речь о Платоне - В.Ш.) или извлекший для нее существенные
элементы, привносимые телом, в состоянии сохранить свою самость,
вопреки всем изменениям, вопреки времени" [145; 69]. Так было, но
теперь, согласно Радьяру, упование на "окаменелого бога"
удовлетворить нас не может. И с такой позицией, высказанной этим
оригинальным мыслителем, трудно не согласиться.
Из всего вышеизложенного уже напрашивается вполне
определенный вывод относительно возможности глобального
социогенеза. Глобальный социогенез представляет собой
объединение различных этносов, различных групп земного
населения людей с разными вероисповеданиями в одно целое для
решения определенной задачи. Эта задача такова, что цель ее
решения и метод выполнения, в конечном счете, совпадают
между собой. Ибо создание единой органической системы всего
земного человечества предполагает вовлечение людей в
процессы, противостоящие распаду, а реализация таких
процессов немыслима без умения управлять антиэнтропийным
течением времени.
Такую задачу сформулировали в ХХ столетии русские
мыслители. Особенно выпукло она обозначена В.Н.Муравьевым
(1865 - 1931) в его книге "Овладение временем" [133]. Если мы
можем высказать похвальное слово тому, что принято называть
революцией, особенно на фоне российских революционных
катаклизмов в обществе, то это будет та революция в мировоззрении,
которую произвели наши соотечественники, такие как К.Н.Леонтьев,
П.А.Флоренский, В.Н.Муравьев. У Муравьева овладение временем
выступало и как насущная, практическая задача.
Он писал, что рассуждения о природе времени, о
свершении его, о вечности кажутся метафизическими и
лишенными практического смысла. Однако так можно было
говорить до последних успехов техники. "Сейчас с
головокружительной скоростью происходит завоевание
человеком пространства, а, следовательно, и времени. Мы стоим
накануне таких передвижений в пространстве, которые создают
приближение к вездесущности. Для вездесущности нет уже
времени" [133; 301].
При этом технику и технологический прогресс Муравьев
понимает как техническую методику овладения эктропийными
процессами, эктропийным течением времени. Вместе с тем,
нельзя проводить резкой грани между живой и так называемой
неживой природой. "Несомненно, ? указывал он, ? и во второй
имеют место процессы, очень сходные с жизненными и
несомненно эктропические (пример - кристаллы)" [133; 258].
Главное, по Муравьеву, состоит в том, чтобы представить
проблему овладения временем как задачу эктропийной
организации труда. В ее решении он видит ключ к решению задач
глобального социогенеза. В человеческом сознании он видит
фактор, позволяющий преодолевать тенденцию распада в
социальных системах. Но он не считает, что на это способно
общественное сознание, функционирующее по типу стадного.
Напротив, речь идет о таком общественном сознании и таком
строении общества, которые не подавляют индивидуальной
творческой мысли. "Победа над временем, - утверждал
Муравьев, - возможна здесь потому, что сущность разумного
действия обнаруживается в установлении общего понимания и в
обеспечении этим общего действия элементов (социальной -
В.Ш.) системы. Создается динамическая связь между элементами
множества, которое достигает полноты и целостности не помимо
их, подавлением их, а через них, через возможную
индивидуализацию их и обособление, служащих вместе с тем для
усиления общего действия" [133;156].
Наивная душа, он в какой-то момент времени поверил, что его
проект овладения временем заинтересует большевистскую власть в
России и обратился с соответствующим письмом к Троцкому. Смысл
его обращения состоял в том, чтобы объединить людей для
строительства новой жизни, основываясь не на одной только
классовой или антирелигиозной ненависти. В этом плане он говорил
о масштабности коммунистической эры, считая себя более левым,
чем ортодоксальные большевики [146]. Но эти предложения не
совпадали с социальными намерениями "пламенных
революционеров". Муравьеву, как и Флоренскому, суждено было
погибнуть в концлагерях.
К проекту овладения временем, изложенному Муравьевым,
мы должны только добавить, что его цель и метод его
осуществления должны быть представлены в тесной связи с
проблемой сохранения земной биосферы, точнее даже не с
сохранением - в прежнем виде она уже существовать не может, -
а с переходом ее на новый, ноосферный, уровень развития.
Г л а в а п я т а я
ФИЛОСОФСКО-ПСИХОЛОГИЧЕСКОЕ
ОСМЫСЛЕНИЕ СИНЕРГЕТИЧЕСКИХ
ЯВЛЕНИЙ
1. О синергетическом содержании принципа единства
микрокосма и макрокосма
По мере того, как проясняются горизонты синергетики,
вскрывается неожиданная, на первый взгляд, ее функция. Она
занимает место соединительного звена между философией и
конкретными науками. В этом мы лишний раз убеждаемся тогда,
когда ищутся средства решения задачи, нацеленной на
проведение сравнительного анализа таких сложных
развивающихся систем, как, с одной стороны, Вселенная, с
другой, ? человек. Еще древние греки сформулировали принцип
единства микрокосма и макрокосма, т.е., говоря иначе, Вселенной
(или Метагалактики) и человека, человеческой личности. Место и
роль человека во Вселенной - это, конечно же, философская
проблема. Но синергетика позволяет теперь взглянуть на эту
проблему с точки зрения эктропизма жизни, борьбы Логоса с
Хаосом и увидеть в новом освещении такие традиционные
философские вопросы, как вопрос об отношении субъекта к
объекту или вопрос об отношении сознания к материи. В этой
главе, помимо тематики данного параграфа, мы выделим и
специально рассмотрим еще две темы: "Принцип
синхронистичности К.Юнга (таинственные явления в душевнодуховной
жизни человека)" и "Синергетический взгляд на
психофизическую проблему".
Синергетическое содержание принципа единства
микрокосма и макрокосма мы раскроем после того, как будет
приведена его формулировка. Придется также сказать несколько
слов о его историческом происхождении, о его связи со
спецификой теоретического мышления. Наибольший вклад в
прояснение сущности данного принципа внесли наши философы
- П.А.Флоренский и А.Ф.Лосев.
"Человек и природа, ? пишет Павел Флоренский, ?
взаимно подобны и внутренне едины. Человек ? малый мир,
микрокосм, ???????????. Среда - большой мир, макрокосм,
???????????. Так говорится обычно. Но ничто не мешает нам
сказать наоборот, называя Человека - макрокосмом, а Природу -
микрокосмом: если он и она бесконечны, то человек, как часть
природы, может стать равномощным со своим целым, и то же
дулжно сказать о природе, как части человека" (цит. по работе
[147; 80]).
Человек - в мире, но и человек так же сложен, как и мир.
Мир в человеке; но и мир так же сложен, как и человек. Если
даже в пределах физических категорий мы знаем, что об атоме
приходится рассуждать ничуть не меньше и ничуть не проще, чем
о солнечной системе, и что действительно никак нельзя сказать,
чтобы первый был проще последней, то тем более надо
настаивать на неуменьшении сложности по мере перехода от
вселенной к человеку, когда мы не можем не считаться с
категориями биологическими, психологическими, оккультными,
духовными. "Воистину ум теряется, изумевает разумение, ?
продолжает Флоренский, ? при созерцании бесконечной
сложности человека, именно бесконечной, ибо по мере
нисхождения от целого к частям, от частей - к частям частей, от
последних еще к их частям, мы не только не усматриваем
упрощения, но, и, напротив, видим, как сложность растет и
растет" [147; 80 - 81].
Таким образом, человек, как указывает автор, есть
бесконечность. "Но не за формальный признак бесконечности человек
и мир могут почитаться взаимно-отражающими друг друга; между
человеком и средою есть действительное подобие, часть части, сторона
стороне, разрез разрезу. В Среде нет ничего такого, что в сокращенном
виде, в зачатке хотя бы не имелось бы у Человека; и в Человеке нет
ничего такого, что в увеличенных - скажем временно, - размерах, но
разрозненно, не нашлось бы у Среды. Человек есть сумма мира,
сокращенный конспект его; Мир есть раскрытие человека, проекция
его" [147; 81].
Столь подробное, всестороннее и убедительное описание
соответствия между микрокосмом и макрокосмом, которое мы здесь
заимствуем у Флоренского, позволяет подкрепить гипотезу о том, что
энтропийно-эктропийный дуализм, присущий человеку,
распространяется на всю Вселенную.
Особенность древней формулировки принципа единства
микрокосма и макрокосма следует видеть в контексте общих черт
античной культуры, наследуемой отчасти и нами. А черты эти,
как их кратко определил А.Ф.Лосев, надо понимать как:
предельную обобщенность, природно-человеческой телесности,
в ее нераздельности с ее специфически жизненным назначением
[148; 144]. Образованный древний грек мыслил себя в качестве
аналога космоса, причем космическое мироздание потому и
называлось космосом, что наделялось элементами телесной
красоты человека. Однако при всем своеобразии эстетическителесного
миросозерцания эллинов именно с этим
миросозерцанием историки философии связывают
происхождение теоретического мышления.
В статье "У истоков теоретического мышления"
А.В.Ахутин, характеризуя генезис теоретико-познавательной
мысли в недрах древнегреческой культуры, указывал на особую
роль "ремесла всеобщей науки" среди других конкретных
ремесел. Предмет такой науки - не простой предмет, который
можно поставить в ряд с другими эмпирическими предметами.
Он - предмет мысли, а понимание его в качестве объекта мысли
делает мысль предметом самое себя. "Онтологическое удивление
"...", ? пишет Ахутин, ? заставляет мышление удивиться также и
самому себе. Это двойственное удивление и составляет начало
философского мышления" [149; 123].
Опускаясь мысленно к истокам теоретического мышления,
мы хотели бы по возможности полнее уяснить сущность такого
мышления и, в конце концов, ответить на вопрос: насколько
выразимо на языке теоретического мышления понятие
существования микрокосма и макрокосма? Специфика
теоретического языка древних греков, будь то язык арифметики
(числовой космос) или язык геометрии, состоит в том, что на него
налагается печать эстетически-телесной культуры. (Не покажется
случайным, например, что один и тот же термин ????
использовался как в значении "тело" (тело человека), так и в
значении "фигура" в геометрии). Отсюда характерная для
греческого мировоззрения установка на определенность,
оформленность, меру, гармонию, которыми наделяется человек
вместе с существующим космосом. Но эта мера и является
предпосылкой зарождения теоретического мышления и
теоретического языка.
Как пишет Ахутин, теоретизирующая способность возрастает
не на пустом месте. Эстетически образованные слух и зрение,
художественная способность идеально формировать предмет - вот
потенциальные "теоретики" ранней классики, и философскитеоретизирующее
мышление возникает на их основе и в их форме.
"Мир, космос, реальность даны здесь не как пустой предмет
ощущений - гносеологические абстракции нового времени
применимы здесь менее всего, ? а как всесторонне идеализированные
предметы эстетически образованной способности различать и
понимать" [149; 128].
Для древних греков основу философско-теоретизирующего
мышления составляли геометрия и логика, причем центр тяжести в
этой паре дисциплин был смещен больше в сторону геометрии. Они и
теперь остаются в основе теоретического мышления, хотя
инструментарий его существенно изменился. Вместо логической
силлогистики Аристотеля - (математическая) логика предикатов,
вместо евклидовой геометрии - Воображаемая геометрия
Лобачевского, вбирающая в себя геометрию Евклида как частный,
предельный случай.
Нам здесь придется коснуться в самом общем виде
некоторых существенных моментов логики предикатов, чтобы
было видно, как работает этот теоретический инструмент в
решении поставленных вопросов. Логики XIX столетия
рассматривали формальную логику не только в качестве теории
дедуктивного вывода, но и в качестве учения о познании, ибо
логика имеет дело с суждениями, а суждение служит формой, в
которой выражается наше познание и его результаты [150; 183].
Обосновывая сложившуюся во второй половине XIX столетия
дисциплину логики предикатов, М.И.Каринский (1840 - 1917)
говорит, что наиболее общие и естественные точки зрения при
суждении о существующих предметах сводятся к трем
положениям, а именно: 1) мы можем выразить в суждении
убеждение в действительном существовании предмета; 2) можно,
далее, рассматривать предмет так, как он есть сам по себе без
отношения к другим предметам; 3) и, наконец, можно
представить его в отношении к другим предметам [150; 184].
Очевидно, во втором случае речь идет о суждении, в котором
делается высказывание о свойстве или признаке предмета,
которые в логике представляются (и называются) одноместными
предикатами. В третьем случае имеется в виду отношение -
двухместное или многоместное - которое также представляется
(называется) в логике n - местным предикатом.
Что касается суждения о существовании, то Каринский по
этому поводу замечает: ""..." увериться в существовании
предмета не значит утверждать просто, что предмет существует,
необходимо еще указать время и место его существования"
[150;184]. К понятию существования мы еще вернемся несколько
позже, а пока опишем логическую функцию предикатов. Она
была установлена тогда, когда после трудов чешского математика
Б.Больцано [1781 - 1848] логики стали интересоваться
внутренней структурой суждения. Первым шагом в развитии
теории суждения, как указывал грузинский философ
Ш.И.Нуцубидзе [1888 - 1969], было выделение, или отстранение,
субъекта суждения. "Суждение как акт и суждение как ? = + ?0 ? и ? = - ?0 ?.
Одна из этих температур связана с кристаллической организацией
пространства-времени, другая - с антикристаллической, с
апериодическим кристаллом. Видимо, мы не ошибемся, если
скажем в заключение: и та, и другая организация присуща как
макрокосму, так и микрокосму, в чем и состоит их
синергетическое единство.
2. О некоторых таинственных явлениях в духовно-душевной
жизни человека. Принцип синхронистичности К.Юнга
Принимая во внимание принцип единства микрокосма и
макрокосма, швейцарский врач Парацельс [1493 - 1541] высказал
в начале XVI века такую мысль:
"Разум человека представляет собой микрокосм - часть и
выражение всеобщего разума "..."; человек может сообщать свои
мысли другому человеку, которому он симпатизирует, на любом
расстоянии, либо воздействовать на душу другого человека таким
образом, чтобы влиять на его поступки "..."" (цит. по статье
[154; 65]).
Явления, на которые указывал Парацельс, принято
называть парапсихологическими. По ведомству парапсихологии в
наше время обычно зачисляют следующие типы явлений: 1)
экстрасенсорное (сверхчувственное) восприятие, телепатия,
ясновидение, прекогниция и ретрокогниция (предвидение и
видение прошлого), экстрасенсорное восприятие у животных; 2)
психокенез (по отношению к физическим и биологическим
системам); 3) постсуществование, реинкарнация, феномен
призраков, медиумические явления; 4) внетелесные ощущения
[154; 67]. Как видно из этой типологии, парапсихология
представляет собой учение, которое находится на стыке
стандартной науки и оккультизма.
Оккультная сторона парапсихологии, однако, не должна,
по мнению многих заслуженных ученых, подрывать интерес к
проведению научных исследований в области этих таинственных
процессов и явлений. Несмотря на то, читаем мы в авторитетном
журнале ТИИЭР, что многообразие так называемых
психофизических феноменов привлекало внимание людей на
протяжении всей истории человечества, организованные научные
изыскания, ставящие себе целью уяснение природы этих явлений,
насчитывают не более столетия. Систематические же
академические исследования начались лишь около пятидесяти лет
тому назад. (Отчет назад ведется от 1982 года). "За последние
годы, ? говорится там далее, ? в солидных лабораториях самого
разного профиля удалось собрать обширные материалы,
говорящие в пользу того, что сознание человека может иногда
получать информацию, недоступную ни для одного из известных
нам физических приборов (явление экстрасенсорного восприятия
- ЭСВ), а также воздействовать на поведение физических систем
и протекание физических процессов (явление психокинеза - ПК)"
[154; 63].
Что показывает множество уже проведенных
экспериментов в этой области? С одной стороны, они не
полностью удовлетворяют строго научному критерию
воспроизводимости. С другой стороны, при статистической
обработке их результатов обнаруживаются такие "аномалии",
которые никак нельзя интерпретировать как случайные
отклонения от среднестатистических показателей.
Далее мы сосредоточим внимание исключительно на
феномене ЭСВ, так как он имеет, можно сказать, прямое отношение к
процессам, изучаемым синергетикой. Обратимся к отчету об
эксперименте по ЭСВ, приведенному в статье Г.Е.Путхоффа и
Р.Тарга "Перцептивный канал передачи информации на дальние
расстояния. История вопроса и последние исследования" [155; 34 -
65]. В нем сообщается о том, что в 70-х годах в лаборатории
электроники и биоинженерии Стэнфордского научноисследовательского
института (США) в течение нескольких лет
осуществлялась программа исследований ЭСВ. Речь идет, стало
быть, об изучении таких сторон человеческой перцепции, которые по
видимости не связаны с уже известными, изученными процессами
восприятия и обработки информации. Основной результат этих
исследований - установление феномена высококачественного
"дальнодействия", т.е. способности зрительно воспринимать,
благодаря врожденным психическим механизмам, удаленные
топографические и инженерные объекты (дороги, постройки,
лабораторное оборудование). Эта способность, как оказалось,
присуща как лицам, обладающим соответствующим опытом, так и
необученным добровольцам.
Результаты более чем пятидесяти экспериментов, в
которых приняло участи около десятка испытуемых,
свидетельствуют о следующем:
а) описываемое явление не обнаруживает зависимости от
расстояния в диапазоне нескольких километров?;
b) применение экранирующей камеры Фарадея не
снижает заметным образом качества и точности восприятия;
c) большая часть правильной информации, получаемой от
испытуемых, носит неаналитический характер (информация
касается вида, формы, цвета, материала объектов, но не их
функционального назначения или названия??;
d) оба типа испытуемых - как лица, обладающие
соответствующим опытом, так и лица без оного - проявляют
способность к ЭСВ; принципиальное отличие вторых состоит лишь в
том, что их результаты менее надежны.
Последнее наблюдение позволяет выдвинуть гипотезу, что
"дальнодействие" является, хотя и подавленной, но вместе с тем
широко распространенной латентной перцептивной способностью
(человека) [155; 60].
"Хотя, ? пишут авторы, ? подлинная природа
информационного канала, обеспечивающего связь восприятия
человека с удаленными событиями, пока еще не ясна, в анализе
данного вопроса, по-видимому, можно непосредственно
использовать ряд понятий теории информации, квантовой физики и
нейрофизиологии. В результате среди исследователей в данной
области утвердилась установка, согласно которой интересующее нас
явление не противоречит современной теоретической мысли и,
следовательно, раскрытие его природы вполне под силу
современным научным методам" [155; 60].
В квантовой физике, как мы уже ранее указывали, феномен
и понятие дальнодействия восходят к так называемому парадоксу
Эйнштейна - Подольского - Розена [104]. Многократными
квантовомеханическими экспериментами было подтверждено,
что в области микромира явление дальнодействия действительно
имеет место. Точная формулировка этой проблемы дана в
известной теореме Дж.Бела [1964 г.]. Теорема формулируется
таким образом, что в ней феномен дальнодействия в квантовой
механике увязывается с наличием в квантовомеханических
процессах скрытых локальных параметров. Теорема ставит
вопрос в виде альтернативы: или скрытые локальные параметры,
или дальнодействие. Эксперимент отвергает скрытые параметры
и устанавливает факт дальнодействия.
Приведем ряд оценочных суждений о данной теореме,
заимствуемых нами из зарубежных источников. Мистическое
видение мира по восточному образцу, пишет автор книги [156],
резонирует с открытием, названным теоремой Белла. "Это
открытие, впервые обнародованное в 1964 году физиком Дж.
С.Беллом [John S.Bell], было затем экспериментально
подтверждено в 1972 г. проф. Дж.Клаузером [John Clauser] в
Беркли. Тут почти невероятный результат - невероятный потому,
что рассудок (mind) затрудняется в понимании того, как он
(данный результат - В.Ш.) может быть истинным. Его влияние на
физическое сообщество было огромным. Проф. Г.Стапп, физик из
Беркли - авторитет в области приложений данной теоремы -
назвал ее самым важным открытием в истории науки" [156; 98].
Стапп, в частности, утверждает следующее: "Если статистические
предсказания квантовой теории истинны, объективная вселенная
несовместима с законом локальных причин" [157; 1303].
Несовместимость с законом локальных причин означает выход за
рамки описания причинной связи явлений, описания,
подчиняющегося принципу близкодействия.
Впервые попытка сведения воедино двух разных
феноменов - явления экстрасенсорного восприятия и явления
квантового дальнодействия - была предпринята еще в 1952 году.
Именно тогда физик В.Паули и психолог К.Г.Юнг выпустили
совместную книгу "Naturerklarung und Psyche", которая затем
была переведена на английский язык под названием "The
Interpretation of Nature and the Psyche" ("Интерпретация природы
и психика") [158]. Юнгу в этой книге принадлежит раздел
"Синхронистичность: принцип акаузальной связи". Раздел Паули
носит название: "Влияние архетипических идей на научные
теории Кеплера". Ядром выработки совместной концепции у двух
авторов послужило юнговское понятие архетипа.
О чем же говорит в своем разделе Юнг? Он говорит о том,
что в природе наблюдается такая корреляция событий, которая
показывает, что два каких-то события имеют между собою
смысловое соотношение при отсутствии между ними причинноследственной
связи. Поскольку такие события происходят в
разных точках пространства одновременно, они называются
синхронными. Юнг указывает, что синхронность во времени
невозможно, вообще говоря, согласовать с наличием какого-либо
процесса, развертывающегося в пространственной
протяженности. Скорее опыт свидетельствует о том, что при
определенных условиях пространственная протяженность и время
могут быть сведены почти к нулю, и тогда причинность по
отношению к ним исчезает. Ведь причинность представляет
собой не что иное, как отображение в терминах причины и
следствия последовательных физических изменений,
протекающих в пространстве и времени. Согласно этим
соображением, делает вывод Юнг, синхронные явления в
принципе не могут быть соотносимы с какими-либо понятиями
причинности. "Смысловое совпадение факторов должно
мыслиться по необходимости как акаузальное" [158; 42]. Вот эту
акаузальную связь Юнг и характеризует понятием
синхронистичности [158; 42].
В другом месте понятие синхронистичности определяется им
несколько более отчетливо. "В своем эссе "Дух психологии", ?
пишет он, ? я определил синхронистичность как психически
обусловленную относительность пространства и времени.
Эксперименты Райна (Rhine) показывают, что в отношении к
психическому пространство и время, так сказать, "эластичны" и
могут, очевидно, сводится почти к исчезающей точке, как если бы
они зависели от психических условий и не существовали "сами по
себе", а только "постулировались сознающим духом" [158; 28].
Автор здесь ссылается, в частности, на эксперименты Райна, отчет о
которых дан в его книге [159].
Чтобы исключить путаницу при употреблении термина
"синхронистичность", Юнг делает следующие разъяснения:
"Здесь я хотел бы привлечь внимание к возможности
недоразумений вокруг термина "синхронистичность". Я выбрал
этот термин потому, что главным критерием мне представлялось
одновременное возникновение двух событий, связанных не
причинно, а по смыслу. Поэтому я использую общую концепцию
синхронистичности в особом смысле совпадения во времени двух
или более причинно не связанных между собой событий, которые
имеют одно и то же или сходное значение. Эту концепцию не
следует путать с "синхронностью", которая просто означает
одновременность протекания двух событий" [160; 217 - 218].
Мы не станем приводить здесь какие-либо примеры
смыслового совпадения событий (каждый из таких примеров требует
пространного изложения). Читатель может получить о них сведения
как у самого Юнга, так и в других источниках, на которые ссылается
Юнг, в частности, в книге Э.Гёрнея, Ф.Майерса, Ф.Подмора
"Прижизненные призраки и другие телепатические явления" [161].
Обратим внимание на другое. Ученые парапсихологи мало
продвинулись в выяснении отношения между явлением телепатии
среди людей (и других живых существ) и явлением квантового
дальнодействия, несмотря на совместную работу Юнга и Паули. Об
этом свидетельствуют хотя бы отчеты, представленные в "Research in
Parapsychology 1979" [162]. Между тем при рассмотрении феномена
дальнодействия на уровне микромира выясняется, что акаузальное
дальнодействие и причинное (каузальное) близкодействие находятся
в том отношении друг к другу, которое Н.Бор называл отношением
дополнительности. Распространение боровского принципа
дополнительности и на макроскопические явления сразу же приводит
к единому знаменателю: микроскопический феномен дальнодействия
и макроскопическое явление телепатии. Причинность и обычные
силовые поля - это одно, а синхронистичность и смысловое поле -
другое. И то и другое находится в отношении дополнительности.
Понятие смыслового поля впервые было введено в научное
обращение в докладе Л.Г.Антипенко "Флоренский о пространстве
жизнедеятельности человека" [163; 42 - 44]. С.Л.Удо-вин, автор
предисловия к книге Юнга "Синхронистичность", указывает, что
концепцию, близкую к понятию смыслового поля, развивает и
сам Юнг [160; 7]. Хотя, заметим мы от себя, у Юнга, кажется, нет
и намека на дополнительный характер отношений между
физическим (силовым) и смысловым полями.
Принцип дополнительности Бора широко обсуждался на
протяжении шести-семи десятилетий как в зарубежной, так и в
нашей физической и философской литературе. Здесь нет
необходимости напоминать о его методологическом значении для
развития естествознания. Но синергетический подход к изучению
явлений близкодействия и дальнодействия раскрывает еще один,
быть может, неожиданный аспект дополнительности -
дополнительности в структуре пространственно-временного
многообразия. Чтобы понять, в чем тут дело, вернемся снова к
вышеприведенному отчету в статье Путхоффа и Тарга о
телепатических (экстрасенсорных) опытах. Обратим внимание на
пункт (с) этой статьи, где говорится о том, что большая часть
правильной информации, получаемой при дальнодействии, имеет
неаналитический характер (форма, цвет, в крайнем случае,
материал объектов, но не их функциональное назначение).
Индивидуальная форма предметов неотделима от такой
универсальной формы их существования, каковой является
пространство или пространство вместе со временем.
Но у пространства-времени есть, согласно Флоренскому,
свой интерьер, своего рода изнанка, внутренняя структура,
описываемая мнимыми числами. Внутренняя, мнимая структура
как раз и находится в отношении дополнительности к внешней,
вещественной структуре пространственно-временного
многообразия. Эта внутренняя структура, как стремился показать
неоднократно Павел Флоренский, и отвечает за феномен
дальнодействия. Человек не может непосредственно видеть то,
что происходит в интерьере пространства-времени. Но он может
косвенно судить об этом, отдавая себе отчет о мгновенной
передаче информации о формах, поддающихся визуализации. Не
вдаваясь в детали "Мнимости в геометрии" (см. работу [45])
Флоренского, связанных с поисками геометрического описания
феномена дальнодействия, сошлемся на те разъяснения отца
Павла, которые он в свое время изложил в письме к сыну
Кириллу.
Вводя в рассмотрение понятие морфологического поля
(это то же, что смысловое поле - В.Ш.), Флоренский указывал,
что форма имеет свой потенциал. Это относится, конечно, в
первую очередь к пространственно-временной форме бытия.
[120; 429]. Ясно, что речь идет о потенциале, принципиально
отличающемся от силовых потенциалов, или потенциалов
силовых полей. Форма, утверждал он, есть фактор, кривизна
формы-поверхности есть потенциал поля этого фактора [120;
429]. Если иметь в виду четырехмерное пространственновременное
многообразие, формой-поверхностью для него будет
трехмерное пространство (физики обычно называют эту
обобщенную форму-поверхность гиперповерхностью). В
отношении этой гиперповерхности Флоренский проводит
различие между тем, что находится внутри, и тем, что находится
вне нее. "Моя мысль, - писал он, - совершенно определенная:
структура материи, как ее временно-пространственная форма, т.е.
форма в движении и изменении, характеризует свойства данного
материального образования и есть причина развертывающихся
явлений. Все процессы происходят на поверхности, на границе
между ВНУТРИ и ВНЕ, но эта граница гораздо сложнее, чем
кажется при невнимательном рассмотрении" [120; 429].
Структура указанной границы, если судить по "Мнимостям
в геометрии", слагается из действительных и мнимых точек. "Все
пространство, - говорится в этой работе Флоренского, - мы
можем представить себе двойным, составленным из
действительных и из совпадающих с ними мнимых гауссовых
координатных поверхностей, но переход от поверхности
действительной (т.е. составленной их действительных точек -
В.Ш.) к поверхности мнимой возможен только через разлом
пространства и выворачивание тела через самого себя" [45; 51].
При этом выворачивании и реализуется необычайные скорости
передачи влияния одного объекта на другой - скорости, заведомо
превосходящие скорость распространения света в вакууме.
3. Синергетический взгляд на психофизическую проблему
Перед тем, как перейти к заключению книги, бросим
беглый взгляд на традиционную психофизическую проблему.
Покажем, что эта проблема обретает новые, скорее всего, даже
неожиданные черты в свете концепции эктропизма жизни.
Психофизическая проблема (проблема души и тела)
состоит в поисках разумного объяснения того, как наша духовная
жизнь соотносится с физическими особенностями нашего
существа. Эти поиски широко представлены еще в античной
философии - у пифагорейцев, у Платона и у других древних
греков. Аристотель дал трактовку души, назвав ее "причиной и
началом живого тела" [164; II, 415 в 7]. После него
распространилось представление о душе как о специфической
форме естественного тела. Почти каноническим стало следующее
высказывание Аристотеля: "Таким образом, необходимо душу
признать сущностью, своего рода формой естественного тела,
потенциально одаренного жизнью. Сущность же есть
осуществление (этилехия), таким образом "душа есть"
завершение такого тела" [164; II, 1; 412а 19-21].
С точки зрения философской пары категорий "форма ?
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
"Синергетика: уровни описания сложных
эволюционирующих систем" - тема нашей книги,
представленной на суд читателя. При ее изложении мы четко
выделили уровни описания, однозначно соотнеся их с типами
сложных систем, т.е. с космосом (вселенной), земной биосферой
и биоиндивидом вместе с биологическими и социальными
сообществами. Специально не акцентировалось внимание на
способах описания, на их различии. Объясняется это тем, что
способы описания, соответствующие каждому из названных
уровней, находятся в неразрывном единстве, по сути дела
тождественны друг другу, если не считать незначительных
отклонений по differentia specifica.
Поэтому в итоге нам важно кратко обрисовать специфику
синергетического метода описания и исследования, указать, в чем
состоят его отличия от стандартных приемов, используемых в физике
и других конкретных науках.
Если бы потребовалось указать единственный термин в
качестве ключевого слова к синергетической тематике, то самым
подходящим для этой цели было бы слово "форма". Форма и ее
потенциал - силовой и не-силовой (когерентный) - должны были
занять такое же место в естествознании, как частица (точка) и
сила.
Парадигма морфологического поля (Флоренский) стала
привлекать к себе в последние годы все большее внимание и на
Западе, о чем свидетельствуют, например, размышления о физике
"точки" и физике "формы" в работе [171]. Физика, как отмечает
Дж.Е.Шарон, развивалась с началом текущего столетия как
физика точки, т.е. как теория локальных взаимодействий (кванты,
сильные и слабые взаимодействия, кварки, точечноподобные
частицы (например, партоны - В.Ш.) и т.п.). Только общая
теория относительности пыталась в первое время как-то
апеллировать к форме, но и она, натолкнулась на огромные
трудности, скатилась к парадигме точки [171; 50]. Выход, по
автору, из этих трудностей состоит в развитии концепции
комплексного пространства-времени. Независимо от того,
насколько удачна конкретная попытка Шарона описать структуру
пространственно-временного многообразия с помощью
комплексных чисел, сама эта идея теперь уже не вызывает
возражений со стороны научного сообщества.
Только в связи с понятием формы мы смогли
подключиться к развитию такой концепции, как концепция
организации пространства-времени, приступить к анализу
понятий кристаллической и антикристаллической
(апериодический кристалл) организации пространственных форм
под углом зрения современной термодинамики, дополненной
представлением об эктропизме жизни.
Ник Герберт, опубликовавший на английском языке в 1985
г. книгу "Квантовая реальность", niaaaee aa iiacaaieiaeii "Beyond
the New Physics" [172]. Английское слово "beyond" означает: вне,
сверх, выше, за пределами. Судя по содержанию книги, многое из
того, что возвышается в ней над новой физикой, относится к
компетенции синергетики. Это особенно касается феномена
дальнодействия, удостоверенного теоремой Белла.
Теорема Белла показывает, считает, в частности, Герберт,
что хотя явления мира кажутся строго локальными, реальность,
лежащая в основе этой феноменальной поверхности, должно
быть, допускает сверхсветовые скорости. Глубинная мировая
реальность скрепляется невидимой квантовой связью, вездесущее
влияние которой не подвержено ослаблению с увеличением
расстояния и оказывается непосредственным. "Если оставить в
стороне неподтвержденные слухи о телепатии и других подобных
силах духа, наше основное компьютерное сознание покажется
локальным так же, как любое другое классическое явление.
Однако если обычное сознание является частным проявлением
глубинной квантовой реальности, теорема Белла требует, чтобы
наше квантовое знание было не-локальным, мгновенно
связанным со всем, с чем оно прежде соотносилось (по принципу
близкодействия - В.Ш.) [172; 245 - 250].
Нелокальные связи между объектами вместе со всем тем
комплексом вопросов, которые входят в концепцию эктропизма
жизни, суть то главное, что составляет, по нашему видению,
предмет синергетики и тех ее аспектов, которые касаются
сложных развивающихся систем.
ЛИТЕРАТУРА
1. Физический энциклопедический словарь. М.: Сов.
энциклопедия, 1983.
2. Хакен Г. Синергетика. М.,1980.
3. Поремский В.Д. Стратегия антибольшевицкой
революции. М.: Посев,1998.
4. Хакен Г. Информация и самоорганизация:
макроскопический подход к сложным системам. М.,
1991.
5. Шилейко А.В., Кочнев В.Ф., Химушин Ф.Ф. Введение в
информационную теорию систем. М.: Радио и связь,
1985.
6. Новорусский В.В. Основы теории систем и системы
логического управления. Новосибирск, 1997.
7. Шредингер Э. Что такое жизнь с точки зрения физики.
М.: ИЛ, 1947.
8. Ауэрбах Ф. Эктропизм или физическая теория жизни.
СПб., 1911.
9. Флоренский П.А. Автореферат // Соч. в 4 - томах, Т.1,
М.: Мысль, 1994.
10. Философские проблемы современного естествознания.
М.: Наука, 1959.
11. Бергсон А. Творческая эволюция. М., 1909.
12. Седов Е.А. Взаимосвязь энергии, информации и
энтропии в процессах управления и самоорганизации //
Информация и управление. Философскометодологичес-кие
аспекты. М.: Наука, 1985.
13. Penrose R. Some remarks on gravity and quantum
mechanics // In.: Quantum structure of space and time.
London et al., 1982.
14. Ауэрбах Ф. Эктропизм или физическая теория жизни.
СПб., 1911.
15. Ауэрбах Ф. Царица мира и ее тень. Энергия и энтропия.
Петроград, 1919.
16. Голицын Б.Б. Физика // Избранные труды. Т.1, М.: Издво
АН СССР, 1960.
17. Дюрвилль Г. Призрак живых. Анатомия и физиология
души. Петроград, 1915.
18. Энгельс Ф. Диалектика природы. М.: Госполитиздат,
1964.
19. Тейяр де Шарден П. Феномен человека. Преджизнь,
жизнь, мысль, сверхжизнь. М.: Наука, 1987.
20. Бор Н. Атомная физика и человеческое познание. М.:
ИЛ, 1961.
21. Антипенко Л.Г. Проблема неполноты теории и ее
гносеологическое значение. М.: Наука. 1986.
22. Хобринк Б. Эволюция. Яйцо или курица. М.: Мартис,
1993.
23. Эйнштейн А. Собр. науч. трудов, т.II, М.: Наука, 1966.
24. Сорокин В.С. Закон сохранения движения и мера
движения в физике // Философские вопросы
современной физики. М.: Госполитиздат, 1958.
25. Лауэ М. Статьи речи. М.: Наука, 1969.
26. Gцdel K. Rew. Mod. Phys., 21, 1949, 447.
27. Уитроу Дж. Естественная философия времени. М.:
Прогресс, 1964.
28. Hertz H. Two Systems of Mechanics // In: Philosophy of
Science. Cleveland - New York, 1964.
29. Седов Л.И. Размышления о науке и об ученых. М.:
Наука, 1980.
30. Хакен Г. Синергетика. М.: Мир, 1985.
31. Линде А.Д. Физика элементарных частиц и
инфляционная космология. М.: Наука, 1990.
32. Розенталь И.Л. Элементарные частицы и космология
(Метагалактика и Вселенная) // Успехи физических
наук, т. 167, № 8, август, 1997.
33. Философские проблемы теории тяготения Эйнштейна и
релятивистской космологии (Тезисы докладов и
сообщений на втором Всесоюзном симпозиуме). Киев,
1966.
34. Вопросы причинности в квантовой механике. М.: ИЛ,
1955.
35. Шоке-Брюа И. Математические вопросы общей теории
относительности // Успехи математических наук, т.40,
вып.6.
36. Дирак П.А. Принципы квантовой механики. М.:
Физматгиз, 1960.
37. Логунов А.А., Мествиришвили М.А. Основы
релятивистской теории гравитации. М.: Изд-во МГУ,
1985.
38. Эддингтон А. Пространство, время и тяготение. Одесса,
1923.
39. Козырев Н.А. Избранные труды. Л.: Изд-во
Ленинградского университета, 1991.
40. Толмен Р. Относительность, термодинамика и
космология. М., 1974.
41. Юнг К.Г. Синхронистичность. М.: Рефл-бук, 1997.
42. Jung C.G. and Pauli W. The Interpretation of Nature and
Psyche. London, 1955.
43. Уитроу Дж. Естественная философия времени. М.:
Прогресс, 1964.
44. Клейн Ф. Сравнительное обозрение новейших
геометрических исследований // Об основаниях
геометрии. М., 1956.
45. Флоренский П. Мнимости в геометрии. М.: Лазурь,
1991, 2-е изд.
46. Варичак В. О неэвклидовом истолковании теории
относительности // Новые идеи в математике. СПб.:
Образование, 1914.
47. Вольберг В. Основные идеи проективной геометрии.
Л.- М., 1935.
48. Фок В.А. Понятие однородности, ковариантности и
относительности в теории пространства и времени //
Вопросы философии, 1955, № 4.
49. Эйнштейн А. Собр. науч. трудов, т. II, М.: Наука, 1966.
50. Космология // Большая советская энциклопедия, т. 13,
М., 1973, 3-е изд.
51. Кэри У. В поисках закономерностей развития Земли и
Вселенной. М.: Мир, 1991.
52. Вейль Г. Математическое мышление. М.: Наука, 1989.
53. Ландау Л.Д. и Лифшиц Е.М. Теория поля. М.: Наука,
1967.
54. Ефимов Н.В. Высшая геометрия. М.: Физматгиз, 1961.
55. Ланцош К. Альберт Эйнштейн и строение космоса. М.:
Наука, 1967.
56. Фридман А.А. Мир как пространство и время.
Петербург: Akademia, 1923.
57. Бриллюэн Л. Новый взгляд на теорию относительности.
М.: Мир, 1972.
58. Бонди Г. Гипотезы и мифы в физической теории. М.:
Мир, 1985.
59. Время и современная физика. М.: Мир, 1970.
60. Проблемы физики: классика и современность. М.: Мир,
1982.
61. Общая теория относительности. М.: Мир, 1983.
62. Аллер А. Атомы, звезды и туманности. М.: Мир, 1976.
63. Шкловский И.С. Вселенная, жизнь, разум. М.: Наука,
1965.
64. Рис М., Руффини Р., Уилер Дж. Черные дыры,
гравитационные волны и космология. М.: Мир, 1977.
65. Девис П. Суперсила. М.: Мир, 1989.
66. Турсунов А. Философия и современная космология. М.:
Политиздат, 1977.
67. Грюнбаум А. Философские проблемы пространства и
времени. М.: Прогресс, 1965.
68. Ефремов Ю.Н. В глубины Вселенной. М.: Физматгиз,
1977.
69. Редже Т. Этюды о Вселенной. М.: Мир, 1985.
70. Рейхенбах Г. Философия пространства и времени. М.:
Прогресс, 1985.
71. Силк Дж. Большой взрыв. М.: Мир, 1982.
72. Левитт И. За пределами известного мира: от белых
карликов до квазаров. М.: Мир, 1978.
73. Бергман П. Загадка гравитации. М.: Наука, 1969.
74. Гуревич Л.Э., Чернин А.Д. Происхождение галактик и
звезд. М.: Наука, 1983.
75. Weinberg St. The First Three Minutes. A Modern View of
the Origin the Origin of the Universe. The Trinity Press,
Worcester, and London, 1977.
76. Ленинское философское наследие и современная
физика. М.: Наука, 1981.
77. Трофимов А.П. Вселенная: творение или развитие?
Минск: Беларусь, 1987.
78. Философские проблемы астрономии ХХ века. М.:
Наука, 1976.
79. Хойл Ф. Галактики, ядра и квазары. М.: Мир, 1968.
80. Поплавский А.Н. Специфика процессов
самоорганизации природных объектов. Нальчик:
Эльбрус, 1988.
81. Эренфест П. Относительность, кванты, статистика. М.:
Наука, 1972.
82. Шелепин Л.А. Когерентность. М.: Знание, 1983. (Новое
в жизни, науке, технике. Серия "Физика", 1983 / 4).
83. Teories of the Universe. From Babilonian Myth to Modern
Science. Ed. Milton K. Munitz. Glencoe, Illinoios, 1957.
84. Поулз Д. Отрицательные температуры и температуры
во вращающихся системах координат // Успехи
физических наук, т. LXXXIV, вып. 4, декабрь 1964.
85. Бом Д. Общая теория коллективных переменных. М.:
Мир, 1964.
86. Киржниц Д.А. Сверхпроводимость и элементарные
частицы // Успехи физических наук, т. 125, вып. I, май
1978.
87. Вилчек Ф. Космическая асимметрия между материей и
антиматерией // Успехи физических наук, т. 136, вып. I,
январь 1982.
88. Гриб А.А. Проблема неинвариантности вакуума. М.:
Наука, 1978.
89. Тарасенко В.В. Религиозная модель синергетики //
Онтология и эпистемология синергетики. М., 1997.
90. Рорти Р. Философия и Зеркало Природы. Новосибирск,
1997.
91. Аршинов В.И. Когнитивные стратегии синергетики //
Онтология и эпистемология синергетики. М., 1997.
92. Моисеев Н.Н. Человек и ноосфера. М., 1990.
93. Кайзер Дж. Статистическая термодинамика
неравновесных процессов. М., 1990.
94. Prigogine J. Interview. San Francisco, 1985.
95. Историко-математические исследования. Вып. ХХХ,
М.: Наука, 1986.
96. Бугаев Н.В. Математика и научно-философское
миросозерцание // Математический сборник, т. 25, М.,
1904.
97. Любищев А.А. Проблемы формы, систематики и
эволюции организмов (Сборник статей). М.: Наука,
1982.
98. Вавилов Н.И. Закон гомологических рядов в
наследственной изменчивости. Л.: Наука, 1987.
99. Милов Ю.П. Парадигма нелинейности в методологии
естествознания // Взаимодействие науки и теологии в
изучении проблемы природы и общества: история и
современность. СПб., 1992.
100. Мысли, относящиеся к философской истории
человечества, по разумению и начертанию Гердера.
СПб., 1829.
101. Флоренский П. Макрокосм и микрокосм // У
водоразделов мысли. Богословские труды, сб. 24. М.,
1983.
102. И. (Дж.) фон Нейман. Математические основы
квантовой механики. М.: Наука, 1964.
103. Фок В.А. Живые контакты между физиками и
философами способствуют развитию науки //
Методологические проблемы науки. М.: Наука, 1964.
104. Эйнштейн А., Подольский Б., Розен Н. Можно ли
считать квантовомеханическое описание реальности
полным? // Эйнштейн А. Собр. науч. трудов, т. III, М.:
Наука, 1966.
105. Пахомов Б.Я. Становление современной физической
картины мира. М., 1985.
106. Антипенко Л.Г. Принцип дополнительности и
квантово-теоретический объект // Принцип
дополнительности и материалистическая диалектика.
М., 1976.
107. Антипенко Л.Г. Сверхтепловое поле и его роль в
структурировании живых организмов //
Информационные аспекты жизни, смерти и бессмертия.
Москва-Зеленоград, 1995.
108. Дирак П.А.М. Пути физики. М.: Энергоатомиздат,
1983.
109. Bohr N. Collected Works, vol. 5. Amsterdam, New York,
Oxford, 1984.
110. Gцdel K. On formally undecidable propositions of the
Principia Mathematica and related systems // The
Undecidable. Hewlett (N.Y.), 1965.
111. The Ages of Gaia. A Biography of Our Living Earth by
James Lovelock, N.-Y., London, 1988.
112. Lovelock J.E. Scientists on Gaia. MIT Press, England,
1991.
113. Гительзон И.И., Печуркин Н.С. Провидец XXI века //
Вернадский В.И. Живое вещество и биосфера. М.:
Наука, 1994.
114. Вернадский В.И. Биосфера // Вернадский В.И. Живое
вещество и биосфера. М.: Наука, 1994.
115. Алибеков Л.А. Полоса жизни. Между горами и
пустыней. М.: Наука, 1991.
116. Вернадский В.И. Живое вещество и биосфера. М.:
Наука, 1994.
117. Эбелинг В. Образование структур при необратимых
процессах. М.: Мир, 1979.
118. Гольданский В.И., Кузьмин В.В. Спонтанное
нарушение симметрии в природе и происхождении
жизни // Успехи физических наук, т. 157, вып. I, январь
1989.
119. Век разума. Интервью с В.И.Гольданским // Раздумья
о будущем. Диалоги в преддверии третьего
тысячелетия. М.: Политиздат, 1987.
120. Священник Павел Флоренский. Соч. в 4-х томах, т. 4:
Письма с Дальнего Востока и Соловков. М.: Мысль,
1998.
121. Novбk V.J.A. An Outline of the Principle of Sociogenesis
// Nature and System, 6 (1984).
122. Кропоткин П. Взаимная помощь, как фактор
эволюции. СПб., 1907.
123. Мейен С.В., Чайковский Ю.В. О работах
А.А.Любищева по общим проблемам эволюционной
биологии // Любищев А.А. Проблемы формы,
систематики и эволюции организмов. М.: Наука, 1982.
124. Николай Иванович Вавилов (1887 - 1943). М.: Наука,
1987.
125. Heikertinger F. Das Rдtsel der Mimikry und seine Lцsung.
Jena: G. Fischer, 1954.
126. Уоддингтон К. Основные биологические концепции //
На пути к теоретической биологии, т. I, М., 1970.
127. Waddington C.H. The Strategy of Genes. London: Allen
& Unwin, 1957.
128. Анохин П.К. Философские аспекты теории
функциональной системы // Избр. труды, М., 1978.
129. Бернштейн Н.А. // Вопросы философии, 1989, № 1.
130. Семенов Ю.И. Происхождение человека в свете
современных данных науки // Вестник АН СССР, 1987,
№7.
131. Лавджой К.Оуэн. Эволюция выпрямленного способа
передвижения у человека // В мире науки, 1989, № 1.
132. Неру Джавахарлал. Взгляд на всемирную историю,
т.2, 1982.
133. Муравьев В.Н. Овладение временем. М.: Росспэн,
1998.
134. Гендин А.М. Проблема реальности будущего и
методологические основания социального предвидения
// Мировоззренческие вопросы предвидения и времени,
Саратов, 1986.
135. Albertson L., Cutler T. Dephi and Image of the Future //
Future, 1976, v. 8, № 5.
136. Panikkar R. The mirage of the Future // The Teilhard
Review, 1973, v 8, № 2.
137. Jones Thomes. Options for the Future. A Comparative
Analysis of Policy-opiented Forecasts. Praeger Publishers,
N. Y., 1980.
138. Bell W. Futurists and Social Behavior // In: Image for
Future: The Twenty- first Centure and Beyond. Bufallo, N.
Y., 1976.
139. Nisbet Robert. The Year 2000 and All That // In: Political
Science and the Study of the Future. Illinois, 1974.
140. Habor D. Inventing the Future. Harmondsworth, 1964.
141. Porter D.O. Strategic Forecasts and Politics of Mobilizing
Resources // In: A Smith. Political Science and the Study of
the Future. Hinsdole, Illinois, 1974.
142. Cornish E. Towards a Philosophy of Futurism // The
Futurist, v.11, № 6, 1977.
143. Trist E. Environment and System-Response Capability //
Futures, v.12, №2, April, 1980.
144. Amara R. Probing the Future // In: Handbook of Futures
Research. Ed. by Jib Fouls. Juc. Westport, 1978.
145. Радьяр Дэйн. Астрологическая психология.
Новосибирск, 1994.
146. В.Н.Муравьев - Л.Д.Троцкому (письмо от 6-го января
1920 г.). Из архива Валериана Муравьева // Вопросы
философии, 1992, №1.
147. Иеромонах Анроник (Трубачев). Теодицея и
антроподицея в творчестве священника Павла
Флоренского. Томск.: Водолей, 1998.
148. Беседа с профессором А.Ф.Лосевым // Вопросы
философии, 1984, №1, с. 144-149.
149. Ахутин А.В. У истоков теоретического мышления //
Вопросы философии, 1973, №1.
150. Избранные труды русских логиков XIX века. М.: АН,
1956.
151. Нуцубидзе Ш.И. Труды. Тбилиси, т.1, 1973.
151-а. Куайн У.В. Основания математики // Математика в
современном мире. М.: Мир, 1967.
151-б. Мордухай-Болтовской Д.Д. Философия, психология,
математика. М.: Серебреные нити, 1998.
152. Кузмина Т.А. Проблема соотношения философии и
обыденного сознания // Вопросы философии, 1970,
№10.
153. Флоренский П.А. Столп и утверждение истины (1).
М.: Правда, 1990.
154. Джан Р.Г. Нестареющий парадокс психофизических
явлений: инженерный подход // ТИИЭР (Труды
института инженеров по электротехнике и
радиоэлектронике), 1982, т.70, №3.
155. Путхофф Г.Е., Тарг Р. Перцептивный канал передачи
информации на дальние расстояния. История вопроса и
последние исследования // ТИИЭР, 1976, т.64, №3.
156. Dossey L., m.D. Space, Time & Medicine. Boulder &
London, 1982.
157. Stapp H.P. Correlation Experiments and Nonvalidity of
Ordinary Ideas about the Physical World // Physical
Review, D3, 1971.
158. Jung C.G. and Pauli W. The Interpretation of Nature and
the Psyche. London, 1955.
159. Rhine J.B. Extra-Sensory Perception. Boston, 1934.
160. Юнг К.Г. Синхронистичность. М.: Рефл-бук, Ваклер,
1997.
161. Герней Э., Майерс Ф., Подмор. Прижизненные
призраки и другие телепатические явления. СПб, 1893.
162. Research in Parapsychology 1973. Meuchen, N.Y.,
London, 1980.
163. Антипенко Л.Г. П.А.Флоренский о пространстве
жизнедеятельности человека // Сб. "Флоренский:
философия, наука, техника" Л., 1989. (АН СССР.
Советский фонд культуры).
164. Аристотель. О душе. М., 1937.
165. Плеснер Х. Ступени органического и человек.
Введение в философскую антропологию // Сб.
"Проблема человека в Западной философии". М.:
Прогресс, 1988.
166. Лосев А.Ф. Из ранних произведений. М.: Правда,
1990.
167. Василюк Ф.Е. К проблеме единства
общепсихологической теории // Вопросы философии,
1986, №10.
168. Узнадзе Д.Н. Психологические исследования. М.,
1966.
169. Прангишвили А.С. Установка как неосознаваемая
основа психического отражения // Бессознательное:
природа, функции, методы, исследования. Т.IV.
Тбилиси: Мецниераба, 1985.
170. Зоммерфельд А. Пути познания в физике. М.: Наука,
1973.
171. Charon J.E. Complex Relativity. N.Y., 1988.
172. Herbert Nick. Quantum Reality. Beyond the New Physics.
London et al., 1985.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение 3
1. Борьба Логоса с Хаосом. Царица мира и ее тень 9
2. Эктропизм жизни и его масштабы 20
описания синергетических процессов
1. Синергетический подход к описанию галилео -
евклидова пространственно-временного порядка 29
2. Релятивистский пространственно-временной
порядок 46
3. Самоорганизация и развитие материи в
глобальном масштабе 69
процессов и явлений
1. "Земная синергетика" 86
2. Земная биосфера как наиболее содержательный
объект синергетического исследования 103
1. Системно-организационный подход к изучению
явлений социогенеза в биосфере 117
2. Проблема конвергенции в роду homo sapiens.
Синергетический план 123
синергетических явлений
1. О синергетическом содержании принципа
единства микрокосма и макрокосма 134
2. О некоторых таинственных явлениях в душевной
жизни человека. Принцип синхронистичности К.Юнга 143
3. Синергетический взгляд на психофизическую
проблему 150
Заключение 157
Литература 159
Научное издание
Шевлоков Вячеслав Аманович
СИНЕРГЕТИКА: УРОВНИ И СПОСОБЫ ОПИСАНИЯ
СЛОЖНЫХ ЭВОЛЮЦИОНИРУЮЩИХ СИСТЕМ
(ФИЛОСОФСКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ)
ЛР №010238 от 22.07.97
Сдано в набор 18.04.99. Подписано в печать 25.05.99.
Формат 84 х 108 1/32. Бумага офсетная. Гарнитура TimesNR.
One. i. e. 9,03. O?.-eca. e. 9,34. Oe?a? 500.
?anioaeeeaineee iieea?aoeiiaeiao.
EA?, a. Iaeu?ee, i?. Eaieia 33.
* Третьим он назван в ряду с первыми двумя ? законом
сохранения энергии и вторым началом термодинамики.
* Адиабатический процесс есть такой процесс, при котором
система (в данном случае рабочее тело) изолирована от внешних
тепловых влияний.
? Эта возможность была реализована при решении квантоворелятивистских
уравнений Дирака [36]. К этому вопросу мы еще
вернемся в последующем изложении материала.
? Такая точка зрения на психологию в настоящее время требует
некоторого уточнения.
? Принципом Ле Шателье-Брауна устанавливается, что внешнее
воздействие, выводящее систему из состояния термодинамического
равновесия, вызывает в системе процесс, стремящийся ослабить
эффект воздействия. Так, при нагревании равновесной системы в ней
происходят изменения (например, химические реакции), идущие с
поглощением теплоты, а при охлаждении - изменения, приводящие к
выделению теплоты [1;346].
? То есть, как видно, силы, действующие между зарядами, каковыми
являются массы тел.
? Согласно представлениям, развиваемым в инфляционной
космологии, начало вселенной полагается не во взрыве некоего
первоатома (гипотеза аббата Леметра), а само коренится в некоторой
основе, и такой первичной основой является физический вакуум [31].
? Реликтовое излучение, ? читаем мы в книге Р.Толмена
"Относительность, термодинамика и космогония" [40], ?
благодаря его изотропности определяет в пространстве
"абсолютную" инерциальную систему координат (систему
координат, в которой оно изотропно). Спектр реликтового
излучения должен смещаться из-за суммарного движения: Земли
вокруг Солнца, Солнца вокруг Галактики и самой Галактики. Это
смещение должно обнаружить 24-часовой период, за время
которого наблюдатель проходит все направления в пространстве.
‹...›.
Такой период наблюдался Конклином (Е.К.Conklin, Nature,
222, (1969), который оценил скорость движения Земли
относительно реликтового излучения в 160 км/сек, что примерно
в 5 раз больше, чем скорость движения Земли вокруг Солнца"
(см. примечание к
185 книги [40]).
? Речь идет о мерораспределении с помощью квадрата ds, когда
ds представляет собой расстояние между двумя точками
пространства, т.е. ds2 =
? Воображаемая геометрия Лобачевского называется еще
гиперболической геометрией в отличие от параболической
геометрии Евклида и эллиптической геометрии Римана.
? Это расстояние определяется по формуле R = cH ?1, если не
принимать с = 1, как это принято при расчетах в естественной
системе единиц, (В.Ш.).
? Нельзя перейти от одной крайности к другой, минуя
промежуточное (лат.).
? "Изречение Лейбница, ? читаем мы в сочинениях И.Г.Гердера (1744
- 1803), ? что душа есть зеркало Вселенной, может быть, содержит в
себе мысль гораздо пространнейшую, нежели думают; ибо и силы
всей Вселенной, кажется, в ней сокрыты, и ей нужен только
известный ряд организмов, чтобы те силы раскрыть и привести в
действие" [100; 300].
? Примером одной из таких моделей служит физикоматематическое
упражнение В.Эбелинга, представленное им в
книге "Образование структур при необратимых процессах" [117].
Эбелинг наивно полагает, что процесс, приведший к появлению
первых живых организмов на Земле, можно подразделить на
следующие этапы:
1) Образование важнейших химических "кирпичиков"
жизни - нуклеотидов и аминокислот;
2) Полимеризация "кирпичиков" в разнообразные
молекулы (полинуклеотиды и полипептиды) со
случайной последовательностью "кирпичиков";
3) Самоорганизация имеющейся смеси макромолекул
через появление структур, способных к
самовоспроизведению, мутации и отбору;
4) Возникновение клеток и одноклеточных существ -
организмов сравнимых по сложности и эффективности
со сложнейшими механизмами и даже превосходящих
их;
5) Возникновение видов из примитивных одноклеточных
[117; 210-211]. Вот, оказывается, как просто обстоит
дело с возникновением жизни.
6)
? "Возможно мне следовало бы объяснить, ? пишет автор проекта
"Гея", ? что в матеметике аттрактором является состояние
устойчивого равновесия, такое, как точка на ?самом? дне гладкой
миски, где шарик всегда приходит в равновесие. Аттракторами
могут быть линии, плоскости, тела, так же как и точки, и имеются
места, где системы стремятся к установлению покоя. Странные
аттракторы суть хаотические области дробных размерностей
(fractional dimensions), которые действуют подобно черным
дырам, приводя решения уравнений к их неизвестным и
сингулярным областям" [111; 219]. На наш взгляд, со странными
аттракторами следует, скорее, соотносить не дробные, а
отрицательные размерности, с помощью которых можно
выразить, например, отрицательные массы. Но углубляться в этот
вопрос мы здесь не имеем возможности.
? Термин "род" здесь применен в том смысле, как его принято
использовать обычно в гуманитарных науках. С точки зрения
биологической классификации речь идет о виде homo sapiens и
его подвидах.
? Не смешивать используемый здесь термин "субъект" с
подлежащими предложения или высказывания.
? Рассуждение проводится так. Допустим, что множество всех
нормальных множеств нормально. Но тогда оно должно входить
в совокупность всех нормальных множеств и, следовательно,
должно быть членом самого себя. Следовательно, наше
предположение не оправдывается: из него следует, что
рассматриваемое множество ненормально. Допустим
противоположное: множество всех нормальных множеств
ненормально. Но из этого тогда следует, что оно принадлежит
самому себе, т.е. принадлежит совокупности нормальных
множеств. Следовательно, оно нормально. Итак, имеем объект,
который и нормален и ненормален, что означает логическое
противоречие.
? По другим данным такая независимость обнаруживает себя даже
и в пределах тысяч километров.
** Это заставляет авторов проводимых исследований выдвинуть
гипотезу о том, что в условиях экранирования сенсорных
воздействий основное участие в приеме информации принимает
правое полушарие головного мозга человека.
Поділитися у соцмережах
