Философские проблемы современной физики (стр. 17 )

В следующем разделе мы дополним понятие синергетической причинности.

9.4 Необратимость законов природы и «стрела времени»

В ранних представлениях синергетики развивалось положение (И. Пригожин) о том, что бифуркации или их каскады приводят к тотальной необратимости («стреле времени») эволюции открытой динамической системы, делая будущее системы принципиально непредсказуемым, открытым.

Недавние результаты исследований (см., например, математическая русская школа А. Самарского–С. Курдюмова–Г. Малинецкого) показывают, что в эволюции существует не только необратимость, но и (частичная) обратимость. Устанавливается, что эта обратимость связана с переключением различного рода режимов (аттракторов) эволюции. Именно, режим бурного развития структур, локализации процессов и усложнения структур может сменяться режимом спада активности, «охлаждения», «сна» и «отдыха» сложной структуры (организации). Почему необходимо такое переключение? Дело в том, что когда над структурой нависает угроза распада (ее относительно устойчивого состояния), ей, во избежание гибели, и необходимо переключиться на режим спада активности, режим «отдыха».

Таким образом, смысл частичной обратимости (частичного возврата к прошлому) – поддержать жизнь сложной структуры (организации). Эта структура живет, но она смертна и переключение на иной режим дает ей возможность прожить еще хотя бы следующий цикл. В самом деле, возврат к старому – один из способов вырваться к новому (через «сон», через «отдых»).

В конечном итоге мир эволюционирует необратимо, проходит через каскады бифуркаций, идет к все более сложному, но это движение невозможно без частичного, периодического возврата к старому.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Возникает фундаментальный вопрос – куда же идут процессы в открытых нелинейных неравновесных системах, какова на самом деле «стрела времени»?

Согласно новым результатам вычислительных (компьютерных) экспериментов и ряду строгих математических выводов аналитического характера аналогами второго начала классической термодинамики оказываются структуры-аттракторы (точнее – спектр потенциально существующих структур-аттракторов) эволюции самоорганизующейся сложной системы как реальные формы организации среды, на которые и выходят процессы эволюции в ней.

Структуры-аттракторы – метастабильно устойчивые структуры. Для представления о порядке величины возможных типов структур-аттракторов заметим, что в случае сильно нелинейной среды таких структур может быть около 1015(!). Это метастабильно устойчивое будущее притягивает, организует, формирует и изменяет существующее, наличное (в данный момент времени) состояние системы.

Таким образом, обнаруживается своеобразная преддетерминация хода эволюционных процессов. Ницше: «От будущего веет незаметно ветер». Хайдеггера: «Царство существующего может скрывать (прятать) себя».

Сформулируем фундаментальные положения о спектре структур-аттракторов:

1. В нелинейной среде потенциально существует спектр (множество) типов структур-аттракторов или путей эволюции.

2. Не всë будет самоподдерживаться в данной среде. Могут возникать (актуализироваться в «стреле времени») только те структуры-аттракторы, которые в ней потенциально заложены и отвечают собственным тенденциям процессов в данной среде. Ничего иного в качестве метастабильно устойчивого не может конструироваться в среде. Перед нами – эволюционное правило запрета.

3. Скрытый в нелинейной среде спектр структур-аттракторов предстает как нечто идеальное, как спектр целей эволюции. Структуры-аттракторы пред-даны, потенциально заложены в сложных открытых, неравновесных и нелинейных системах, определяются внутренними свойствами этих систем. Они есть еще непроявленное систем, «стрела времени» их становления, цель их саморазвития, их путь к себе. Настоящее системы формируется в соответствии с контурами становящегося будущего, с предстоящими формами самоорганизации.

Таким образом, настоящее не только определяется прошлым (классическая парадигма причинности), но оно строится и из будущего (синергетическая парадигма обратной, целевой причинности – завтра есть причинасегодня;парадигмапреддетерминации).

Заметим, что предзаданность спектра структур-аттракторов создает иллюзию строгого детерминизма. Возникает иной оттенок поставленного выше вопроса о направленности процессов в открытых сложных системах – открыто или закрыто будущее с точки зрения синергетики? Будущее закрыто, ибо возможные формы организации (структуры-аттракторы) преддетерминированы. Но будущее закрыто лишь отчасти. В этом – открытость будущего. В самом деле, какая именно из структур-аттракторов актуализируется сейчас (в момент данной неустойчивости) определяется случайностью, флуктуациями, хаосом на микроуровне. Более того, в ходе эволюции изменяется сама открытая нелинейная система, а таким образом модифицируется и спектр ее возможных эволюционных структур-аттракторов.

9.5 Детерминированный хаос и эволюционные проблемы

Как уже было отмечено, одним из фундаментальных математических результатов теории нелинейных дифференциальных уравнений является открытие так называемых странных, хаотических аттракторов поведения сложных систем. Будучи предопределенным (а таким образом и детерминированным через факт наличия «уравнений движения»), хаос есть одновременно и результат стохастичности – непредсказуемости своего возникновения через объективно случайный выход из той или иной точки бифуркации. Этот результат свидетельствует об изначальности, неустранимости, универсальности, всебытийности хаоса. Возникая, хаос «обнажает» потенции динамической системы, ее настоящее и будущее через прошлое. Но и будущее сложной системы предопределяет ее настоящее через лишь тот возможный спектр структур-аттракторов, который присущ (заложен в) и на который лишь и может выйти динамическая система. В этом смысле будущее «разрешает» системе в своем становлении проходить путь в рамках лишь определенного спектра структур-аттракторов. Таким образом, хаотичность, стохастичность сопровождают систему на протяжении всего «цикла» ее жизни, вплоть до нисхождения к термодинамической ветви – распаду в тепловой и безликий хаос, в небытие системы как таковой. В философской интерпретации здесь вполне справедливо суждение: «Хаос все раскрывает и все развертывает, всему дает возможность выйти наружу; но в то же самое время Он все поглощает, все нивелирует, все прячет вовнутрь. Он может развернуть мир во всей его красоте и может придать его уничтожению» (А. Лосев). Хаос и случайность суть объективные стороны Универсума, изначальные, имманентные, логически невыводимые стороны его сущности. Эта логическая «невыводимость» хаоса и случайности может быть принята современной гносеологией в качестве философского принципа (Е. Князева).

В физическом смысле (оставим в стороне рассмотрение хаоса в философском смысле – например, в смысле «метафизического единства потенций», по Ф. Шеллингу), как мы видим по причудливой эволюции любой достаточно сложной динамической системы, хаос не тождественен беспорядку и не противоположен порядку. Хаос всегда относителен, содержит в себе как относительную меру хаотичности, так и меру упорядоченности. Он всегда определенным образом организован и не является бесструктурным. Таким

образом, хаос как являющаяся реальность оказывается детерминированным (динамическим) хаосом. Перед нами диалектика становления хаоса как развертывания взаимосвязи, взаимообусловленности, взаимопорождения порядка и беспорядка в Универсуме. Как мы уже неоднократно видели ранее при анализе других онтологических и гносеологических вопросов, и в данном случае синергетика, в сущности, воспроизводит диалектику Г. В.Ф. Гегеля в физико-математических понятиях.

Сложность и безграничность познания Хаоса связана с изучением его крайне разнообразных форм и функций, как способствующих самоорганизации и эволюции, так и тормозящих их, а порой и уводящих их в полный тепловой хаос (термодинамическую ветвь). Возникающие при этом эволюционные проблемы (как физико-математического, так и философского – онтологического и гносеологического характера) обусловлены прежде всего этой сложностью Хаоса, становлением очень широкого спектра структур-аттракторов эволюции открытой системы, включая странные (хаотические) аттракторы (см. выше). Наряду с глубокими и до сих пор нерешенными математическими проблемами аналитического характера уже возникает и необходимость использования сверхмощных компьютеров даже при расчете процессов в достаточно идеализированных открытых динамических системах. Сказанное усугубляется и новой постановкой проблемы сложности в современной физике – квантовой проблемы сложности и хаоса (см. Лекцию 12). Отметим, что в современной синергетике под «детерминированным хаосом» также определяют само направление исследований, в рамках которого изучаются виды хаоса и сценарии перехода к хаосу в детерминированных (динамических) системах.

ЛЕКЦИЯ 10

Физика и математика

Математика обладает не только истиной, но также красотой

такой возвышенной чистоты и такого строгого совершенства,

какие может нам явить только величайшее искусство.

Б. Рассел

10.1 Математические методы и формирование научного знания