Философские основания физики
Скачать 0.95 Mb.
|
| обособленности от всего окружающего и одновременно связано с окружающим, само есть элемент большей структуры в силу относительности этой обособленности. Процесс самоорганизации реализуется в рамках диалектики случайности и необходимости и сопровождается переходом от неустойчивости к устойчивости. При этом устойчивость, равновесие, стабильность характеризуют необходимые условия существования и функционирования вполне определенных, конкретных систем, а переход к новой системе невозможен без преодоления равновесия и однородности. Новый порядок и динамическая структура формируется благодаря наличию флуктуаций, которые в свою очередь зависит от степени неравновесности системы и интенсивности обмена веществом, энергией и информацией с окружающей средой. Следует подчеркнуть, что там, где царит равновесие, однородность, покой, нет места подлинному развитию. Длительное пребывание системы в подобном состоянии необходимо сопровождается её дезорганизацией и разрушением. Процессы самоорганизации как процессы самоочищения и саморазвития выполняют важную функцию даже для систем неорганической природы. Обновлению представлений о самоорганизации способствует развитие такого направления междисциплинарных исследований как синергетика. Более того, синергетика может стать, во-первых, основой для создания единой концепции глобального эволюционизма; такая концепция призвана показать, как в результате самоорганизации и усложнения структуры материальных систем происходит процесс возникновения различных форм движения материи, начиная от простейших объектов неорганической природы и кончая живыми системами. Во-вторых, доказывая существование самоорганизации в открытых системах неживой природы, синергетика тем самым подтверждает, что принцип самодвижения и внутренней активности материи применим ко всем ее формам. Поэтому прежнее классическое механистическое представление о неорганической материи как косной массе, приводимой в движение внешней силой, должно быть пересмотрено. В-третьих, результаты, полученные синергетикой, дают возможность лучше понять механизмы возникновения новых структур в результате взаимодействия элементов системы, приводящих к появлению кооперативных процессов. Все это способствует уточнению и конкретизации таких философских категорий, как структура и система, порядок и беспорядок, устойчивость и изменчивость, простота и сложность, которые характеризуют процессы развития и самоорганизации. Долгое время в науке господствовало представление, что самоорганизующиеся процессы характерны только для живых систем. Ведь в соответствии со вторым началом термодинамики объекты неорганической природы в так называемых замкнутых условиях могли изменяться лишь с возрастанием энтропии, хаоса и беспорядка. Иными словами, в досинергетическое время считалось, что системам неживой природы присуща лишь самодезорганизация. Однако в таком случае было трудно понять, каким образом из таких систем могут возникать системы живой природы, способные к самоорганизации. Оставался открытым и тот вопрос, почему физические законы оказывались абсолютно неэффективными применительно к живым телам, состоящим из тех же молекул, атомов и других частиц. При этом даже визуальные наблюдения над образованием песчаных дюн, вихрей на воде и т.п. довольно определенно говорят о том, что в неживой природе наряду с дезорганизацией происходит также самоорганизация, которая проявляется в возникновении, хотя бы и временно, новых структур. Ещё более значимыми стали эксперименты с самоорганизующимися химическими реакциями, начатые в 50-х годах ХХ века Б.П.Белоусовым и продолженные А.М.Жаботинским, теоретические работы которых связаны с попытками моделирования соответствующих химических взаимодействий. Собственно реакция Белоусова – Жаботинского явилась экспериментальной основой для построения математической модели самоорганизующихся процессов. Ещё до становления синергетики как современного междисциплинарного научного направления американский учёный Г.фон Фёрстер достаточно определенно связывал процесс самоорганизации с открытостью системы. Он отмечал, что сам термин “самоорганизующаяся система” “становится бессмысленным, если система не находится в тесном контакте с окружением, которое обладает доступными для нее энергией и порядком и с которым наша система находится в состоянии постоянного взаимодействия, так что она как-то умудряется “жить” за счет этого окружения” (Фёрстер Г.фон. О самоорганизующихся системах и их окружении // Самоорганизующиеся системы. М., 1964. С.116). Для самоорганизации жизненно необходима открытость системы, ибо система посредством взаимодействия обменивается со своим окружением веществом, энергией и информацией. Известно, что классическая термодинамика имеет дело с закрытыми, изолированными системами, которые как таковые не встречаются в природе. Однако при всей схематизации и упрощении действительности изолированные системы в обязательном порядке необходимо изучать в физике. И хотя второе начало термодинамики в прямом смысле не применимо к открытым системам, в последних, конечно, происходят энтропийные процессы, изменения в соотношении порядка и беспорядка. Лишь за счет притока новой энергии извне самопроизвольный рост энтропии и беспорядка может быть приостановлен и даже направлен вспять. Открытые системы, способные рассеивать собственную энергию, воспринимать новую энергию извне и на основе этого создавать новые упорядоченные состояния, получили название диссипативных (что означает “рассеивающие”). Представления о диссипативных системах связаны с принципом возникновения порядка через флуктуацию. Само возникновение порядка определяется характером взаимодействия между частицами, составляющими систему. При этом, если происходит достаточное поступление энергии из внешней среды, то это может привести к такому динамическому режиму, который через “расшатывание” прежнего порядка, через неустойчивость ведет к точке бифуркации (раздвоения, разветвления). Бифуркация как форма фазового перехода ставит систему перед выбором аттрактора - пути дальнейшей эволюции. По какому пути пойдет новая система или возможно произойдет ее распад - все это зависит во многом от случайных факторов и заранее предсказать нельзя. Случайность, таким образом, существенно характеризует точку бифуркации. Однако дальнейшее поведение системы детерминистично, поскольку закономерно происходит становление нового порядка и динамического режима функционирования системы. С точки зрения синергетики, необратимый характер происходящих в мире процессов закономерно приводит к обсуждению понятия “направление времени”. Ведь в обратимых процессах, которые изучаются в механике и равновесной термодинамике, направление времени по сути не играет никакой принципиальной роли (просто в соответствующих уравнениях можно менять временную координату с плюса на минус). Это означает, что в подобных системах не возникает ничего нового и, следовательно, в них не происходит никакой самоорганизации. Вместе с тем конкретные реальные системы существенно отличаются от подобных изолированных идеализированных систем. Тем не менее, как указывает И.Р.Пригожин, “образ устойчивого мира - мира, избегающего процесса возникновения, вплоть до нашего времени остается идеалом теоретической физики” (Пригожин И.Р. От существующего к возникающему. Время и сложность в физических науках. М., 1985. С.23). Видимо, это объясняется редукционистской тенденцией в развитии физики, связанной со стремлением истолковать сложное через простое, обусловить свойства и движения макротел свойствами молекул, атомов и элементарных частиц. Только в последние десятилетия, начиная с работ по неравновесной термодинамике и проблемам космомикрофизике, в области теоретической физики стали реализовываться возможности целостного, системного подхода, все более вытесняющего редукционистский. Исходный пункт синергетической концепции самоорганизации - это идея взаимодействия элементов, частей или подсистем как внутри конкретной сложной системы, так и с окружающей средой. Все же взаимодействие системы и среды, приводящее к неравновесности и усилению флуктуаций, выступает в качестве решающего фактора для возникновения когерентного, согласованного поведения подсистем открытых систем. Иными словами, самоорганизация всегда связана с кооперативными процессами, с коллективным согласованным поведением частей системы, благодаря которому возникают новые структуры. Диалектика равновесных и неравновесных состояний, порядка и беспорядка в открытых физико-химических системах выражает особую форму становления динамических структур. Скажем, в рамках космологических представлений о расширении Вселенной могут возникать упорядоченные и неупорядоченные структурные состояния. Межзвездное вещество и сами звезды как бы вовлечены в устойчивый циклический процесс. Интересно, что именно белые карлики (как “умирающие” звезды) и нейтронные (как “умершие”) звезды являются наиболее упорядоченными объектами во Вселенной: содержащиеся в белом карлике атомные ядра образовывают структуру типа кристаллической, которая возникает в результате уравновешивания сил сжатия (гравитационных сил) и сил отталкивания (кулоновских сил между одноименно заряженными ионами). В синергетике важными представляются понятия структурной устойчивости, инвариантности состояний, симметрии и её нарушений, закономерных кооперативных действий (когерентных взаимодействий) подсистем и т.д. Изучая системы, состоящие из многих подсистем самой различной природы (электроны, атомы, молекулы, клетки, нейроны, органы, животные и даже люди), синергетика стремится понять, “каким образом взаимодействие таких подсистем приводит к возникновению пространственно-временных структур в макроскопических масштабах” (Хакен Г. Синергетика. Иерархии неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах. М., 1985. С.19). Идея динамической устойчивости и упорядоченности структур пронизывает теорию о процессах самоорганизации в сложных системах. При этом, по мнению И.Р.Пригожина, “инвариантность характера состояний приводит к тесной взаимосвязи состояний и законов или, если воспользоваться более философской терминологией, взаимосвязи существующего (бытия) и возникающего (становления). Существующее связано с состояниями, возникающее - с законами, по которым преобразуются состояния” (Пригожин И.Р. От существующего к возникающему. С.251). Рассмотренная выше стандартная модель расширяющейся Вселенной не является единственно возможной. В последние годы предлагаются различные подходы, например, модель пульсирующей Вселенной, “сценарии” ее “вечной инфляции” и т.п. Однако, какие бы модели и сценарии ни выдвигались, бесспорно, что эволюция материи не может быть глубоко осмыслена и аргументированно объяснена без признания её самоорганизации, начиная с исходного состояния и продолжая через различные этапы и уровни её развития. Наиболее полно процесс самоорганизации проявляется при переходе от неживых систем к живым и в дальнейшей эволюции видов растений и животных при учете их естественного отбора. В целом современное состояние синергетики можно интерпретировать достаточно широко по её охвату как объективных процессов природы и общества, так и многообразных сфер духовной жизни, включая эволюцию научного познания и функционирование искусства. “В этом динамически открытом, коммуникативном и трансдисциплинарном контексте синергетика переоткрывается и переосмысливается в более широкой и многомерной исторической перспективе. Возрождая очарование природы и мира, над “расколдованием” которых долго и упорно трудился разум классической науки, пытавшийся познать “естественную” природу мира вещей “как они есть на самом деле”, постнеклассическая синергетика (И.Пригожин, И.Стенгерс) обретает новую историческую глубину. В парадигме коммуникативной “нейросинергетики” в согласии с принципами соответствия, наблюдаемости и дополнительности находят свое место и “синергетика лазера” Г.Хакена, и теория диссипативных структур И.Пригожина, понимаемые обобщенно в качестве составных частей “нелинейной науки”, у истоков которой стояли А.Пуанкаре, Л.И.Мандельштам, А.А.Андронов. В новой парадигме находит своё место и голографическая вселенная Д.Бома, и голографический мозг К.Прибрама. Новая синергетическая парадигма принципиально плюралистична, коннотативна, ориентирована на сетевое мышление ИНТЕРНЕТа, веключая в себя также и сценарии “Большой истории” (от Большого космогонического взрыва до Homo sapiens) и новую “науку о сложности”, науку о взаимопереходах “порядок-хаос” (Л.Больцман, Р.Том, В.И.Арнольд, Я.Синай, Ю.Л.Климонтович), на фрактальной границе которых (Б.Мандельброт, С.Кауфман) живут сложные эволюционирующие системы. Среди них одной из самых загадочных является телесно воплощенный человеческий мозг и созданные им в кооперативном взаимодействии людей автопоэтические языки человеческого общения (Г.Хакен, У.Матурана, Ф.Варела)” (Синергетическая парадигма. Многообразие поисков и подходов. М., 2000. С. 8). Изменения происходящие в науке в ходе становления синергетической парадигмы и её разнообразных приложений настолько широки и глубоки, что это позволяет И.Р.Пригожину называть их научно-мировоззренческой революцией, которая свидетельствует о переходе от детерминизма к философии нестабильности: “В детерминистическом мире природа поддается полному контролю со стороны человека, представляя собой инертный объект его желаний. Если же природе, в качестве сущностной характеристики, присуща нестабильность, то человек просто обязан более осторожно и деликатно относиться к окружающему его миру, - хотя бы из-за неспособности однозначно предсказывать то, что произойдет в будущем” (Пригожин И.Р. Философия нестабильности // Вопросы философии. 1991. № 6. С. 47).
ЕДИНСТВО ФИЗИЧЕСКОГО ЗНАНИЯ. Вопрос о единстве физического знания по своей сути во многом обусловлен степенью развития физики как науки о материальных взаимодействиях. Одна из важнейших проблем современной физики состоит в исследовании специфики каждого и единства всех типов фундаментальных взаимодействий. Современные физические теории уже привели к определенным достижениям в решении этой проблемы: получены важные экспериментальные и теоретические результаты, которые конкретизировали и уточнили эту проблему, хотя пока не разрешили её полностью. И квантовая электродинамика, и теория слабых взаимодействий, и квантовая хромодинамика, и общая теория относительности как современная теория гравитации - описывают каждая в своей области все имеющиеся экспериментальные данные. И если раньше во многом предположительно выдвигалась идея единства всех взаимодействий, то сегодня эта идея имеет более весомые основания. Очень кратко напомним историю развития представлений о физических взаимодействиях. Одно из первых взаимодействий, которое стали изучать ученые, было гравитационное взаимодействие. Достаточно сказать, что основной классический закон гравитации - закон всемирного тяготения И.Ньютона - был сформулирован в 1666 г., более чем за сто лет до аналогичного закона Ш.Кулона (1785 г.). Однако ньютоновская физика оказалась способной по сути лишь феноменологически отразить количественную закономерность гравитационного притяжения. Только развитие физического познания в ХХ веке позволило найти новые рубежи при объяснении природы гравитации, что в первую очередь связано с созданием А.Эйнштейном общей теории относительности. Последняя хотя и остается на сегодня наиболее широко признанной теорией гравитации, однако не учитывает такое обязательное современное требование как квантование. Создание теории квантовой гравитации является ныне наиболее актуальной задачей. Развитие взглядов на электромагнитные взаимодействия прошло путь качественных преобразований от электростатики Ш.Кулона через классические представления М.Фарадея и Дж.К.Максвелла к современной квантовой электродинамике (П.Дирак, 1928 г., Р.Фейнман, Ю.Швингер, С.Томонага, 1948-1949 гг.). Электромагнитные процессы ныне изучены гораздо лучше, чем остальные фундаментальные силы природы. Это нисколько не удивительно, ибо они лежат в основе не только широкого круга явлений микромира, но и по существу всех макропроцессов и явлений - физических, химических и биологических. Да и сам человек - макросущество. Со |
Похожие:
 | Философские проблемы пространства и времени в квантовой физике и теории относительности | | В первой части книги М. Монтессори излагает основные принципы своей педагогической системы, философские, психологические и педагогические... |
| Предмет физики. Методы физического исследования. Структура курса физики. Основные единицы си | | Данные методические указания написаны в соответствии с программой курса физики для технических специальностей в вузах. Пособие содержит... |
| Предмет, задачи и метод физики. Единицы физических величин. Связь физики с другими науками | | Р69 Лекции по уравнениям математической физики. Уравнения колебаний и диффузии: Учеб пособие. Омск: Изд-во Омгту, 2004. 102 с |
| О. В. Горева, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики; Т. А. Колесникова, кандидат физико-математических наук,... | | Дана правильная треугольная призма abca1B1C1, сторона основания которой равна 2, диагональ боковой грани. Найти угол между плоскостью... |
| Методические указания предназначены для студентов первого и второго курсов, изучающих основы классической феноменологической термодинамики... | | Учебное пособие предназначено для студентов, специализирующихся в области магнетизма и физики твердого тела, а также радиофизики... |