Читайте также:
|
|
Я уверен и надеюсь, что я не прав. Искусным экспериментаторам еще, несомненно, предстоит открыть совершенно неожиданные и новые объекты. Природа не могла так быстро истощить запас своих хитростей.
ШЛ. Глэшоу. «Очарование физики»
Один из пределов физики и ее не взятых рубежей, как ни странно, связан с физикой. И этот рубеж очень важен.
В самом деле, следует признать, что физика на сегодняшний день, вероятно, является самой развитой частью естествознания, что именно в эту сферу вкладывались огромные усилия. Кроме того в XX в. удалось создать теоретическую физику - способ познания реальности, физику, которая отлична и от общей, и от экспериментальной. Это обобщение очень высокого уровня. Такого успеха ни в одной из областей естественных и социоестественных наук добиться не удалось. Теоретическая химия до сих пор находится в нежном возрасте. Возможность построения теоретической биологии уже более века является предметом дискуссии, попытка построения теоретической экономики на пути математизации предмета пока не оправдала возлагавшихся надежд.
Заметим, что и на философию науки именно физика оказала наиболее сильное и глубокое влияние. Достаточно вспомнить отталкивающиеся от опыта развития физики теорию научных революций Т.Куна и концепцию постнеклассической науки и теоретического знания B.C. Степина.
Синергетика родилась, прежде всего, как игра ума физиков-теоретиков, увидевших поразительное сходство в упрощенных математических моделях нелинейных процессов из различных областей физики - из теории лазеров, из гидродинамики, из физической химии. И сейчас для синергетики было бы естественно вернуться к истокам, к тем фундаментальным теориям, которые создаются в настоящее время и находятся на переднем краю физической науки. В качестве примера можно привести проблемы физики элементарных частиц [40], задачи, связанные с космологией и астрофизикой [41], ту область где смыкаются нерешенные проблемы физики сверхмалых масштабов и сценарии развития Вселенной (эту область академик Я.Б. Зельдович удачно назвал космомикрофизикой).
При этом понятно, какое «возвращение в лоно физики» было бы особенно важно и значимо для синергетики. В настоящее время 150
различные междисциплинарные подходы порой очень удачно объединяют, обобщают, классифицируют, позволяют взглянуть с единой точки зрения на множество результатов отдельных научных дисциплин. Однако предсказать новое явление, качественные эффекты, получить принципиальные результаты, совершенно новые для тех областей, которые обобщают и переосмысливают, удается реже, чем хотелось бы. Типичный пример - прекрасно развитый раздел нелинейной динамики - теория катастроф. Простейшие катастрофы были известны и до появления этой красивой и интересной теории. Высшие же катастрофы в естествознании, и, тем более, в гуманитарных науках являются редкой экзотикой. Поэтому идеально было бы возвращение, которое привело бы к открытию новых явлений, к новому уровню понимания предмета.
Объективные предпосылки для этого есть.
Во-первых, многие фундаментальные физические теории нелинейны. Это и гидродинамика, и общая теория относительности, и множество нелинейных полевых теорий, на которые со времен Гайзенберга возлагают большие надежды. Более того, представления нелинейной науки властно проникают в мир теоретической физики. К примеру, туда проникли такие понятия, как «солито-ны», «инстантоны», «дефекты» - типичные порождения нелинейного мира. Анализировать соответствующие физические сущности с позиций синергетики было бы очень заманчиво.
Во-вторых, коллективные явления, неравновесные фазовые переходы, различные типы упорядоченности - самопроизвольно возникающие структуры все чаще становятся объектом внимания тех теоретиков, которые работают на переднем крае физической науки.
В-третьих, в теоретической физике меняется отношение к проблеме стрелы времени, к необратимым процессам. Еще не так давно атрибутом фундаментальных теорий была их гамильтоно-вость, представление об обратимом характере физических процессов. Лейтмотивом последних исследований И.Р. Пригожина была необратимость явлений микроуровня, альтернативная формулировка квантовой теории [42].
В-четвертых, успехи синергетики и нелинейной науки связаны во многом с вычислительным экспериментом, с компьютерным исследованием возникающих моделей, с появлением новых понятий, возникающих на этой основе. Но это является и основой для развития синергетики. В теоретической физике, как и во многих других областях исследований, также началась эра компьютерного анализа. Все чаще оказывается важным посчитать и построить
151 качественную теорию тех нелинейных уравнений, которые пишут физики-теоретики. Остается удивляться, что теоретикам так долго удавалось обходиться без этого - извлекать следствия из уравнений, не решая их и не представляя их решений.
В-пятых, магистральный путь фундаментальной физики - это поиск нового синтеза, великого объединения. Но главным предметом синергетики и является синтез.
Впрочем, есть и субъективные моменты. Может быть, именно благодаря им этот рубеж синергетикой не взят. В самом деле, один из блестящих теоретиков XX в. Р. Фейман в свое время писал о том, что в квантовой теории и физике микромира «принцип суперпозиции будет стоять в веках». Но принцип суперпозиции -неотъемлемый атрибут линейного мира! В нелинейных системах надо искать более сложные способы объединения, которые позволяют «собирать целое из частей». Выдающийся отечественный ученый С.П. Курдюмов называл такие способы законами организации. И есть всего несколько классов объектов, где эти законы уже выявлены [3]. Иными словами, магию линейности, простоты и принципа суперпозиции развеять оказывается нелегко. Впрочем, в нелинейном мире обычно возникает своя простота, возникает целостность и гармония. Наверное, одними из первых на это обратили внимание математики-прикладники, занимающиеся асимптотическим анализом - этим естественным языком синергетики [22]. По-видимому, первым «асимптотичность» синергетики и постнеклассический науки в целом увидел Р.Г. Ба-ранцев.
Кроме того, вновь и вновь возникает проблема языка. И профессиональное на высоком уровне овладение теоретической физикой (вспомните знаменитый теорминимум Л.Д. Ландау) и нелинейной динамикой (которая при этом достаточно быстро развивается) требует очень больших усилий. Исследователей, которые эти усилия вложили, пока очень немного, но первые большие успехи на этом рубеже, естественно, увеличат их число. Обычно успехи быстро приводят к самоорганизации в информационном пространстве - становится ясен магистральный путь и дороги, которые к нему приводят. (Именно поэтому многие философы науки писали, что в своем начале большинство теорий и научных направлений богаче идеями, чем в дальнейшем развитии.)
Поэтому особенно важной, ценной и значимой представляется физическая концепция сознания [43]. Эта теория, выдвинутая в начале 90-х годов Р. Пенроузом, глубоко синергетична. Она представляет собой попытку синтеза нескольких областей знания с целью построить теорию сознания. При этом ведущая роль отво-152
Рис. 4. Гипотетическая картина объективной редукции
В соответствии с гипотезой Р. Пенроуза, каждая клетка представляет собой своеобразный квантовый компьютер, в котором белки, составляющие микротрубочки - образования внутри клеток, - могут находиться как в классическом состоянии (черное и белое на
рисунке), так и в состоянии квантового зацепления (показаны серым). По мнению Пенроуза, даже без наблюдения этой квантовой системы она сама со временем самоорганизуется в некоторое классическое состояние. Динамика этого процесса и
показана на рисунке.
дится физике и процессам самоорганизации, происходящим на квантовом уровне. По идее Пенроуза, пониманию сознания мешает пробел в физических теориях и, в частности, неполнота квантовой механики и непонимание существа дуализма волна-частица и механизма редукции волнового пакета. При этом Пенроузом была выдвинута смелая гипотеза об объективной редукции (в противовес вошедшей во все учебники субъективной редукции, связанной с «превращением» квантового объекта в классический в результате его наблюдения). Объективная редукция должна при определенных условиях приводить к самоорганизации квантового ансамбля в некоторое классические состояние, причем важную роль в этом процессе должны играть гравитационные силы (см. рис. 4). Предложенная теория оказалась настолько оригинальной, что в настоящее время начата подготовка нескольких экспериментов (в том числе космического) с целью проверки ее следствий.
В орбиту создаваемой теории сознания входят сейчас теория вычислений, теория сложности, классическая нелинейная динамика с горизонтом прогноза и «эффектом бабочки» (объясняющим появление больших следствий у малых воздействий в нели-
нейных системах), рождающийся на наших глазах новый раздел биологической науки - нанобиология [44].
Успех теории сознания означал бы, что «физический рубеж» синергетикой пройден. Впрочем, сейчас есть и другие интересные попытки продвинуться в этом важном направлении.
Дата добавления: 2015-08-27; просмотров: 50 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
Синергетика и технологии, меняющие реальность | | | Ожидания |