В. И. Купцов детерминизм вероятность издательство политической литературы Москва 1976 L. M
 Скачать 1.32 Mb.
|
|
223 несущественных связей того явления, к которому он относится. И если условие вот- ношении динамического закона выполняется для статистической системы локально, то для достаточно больших времен оно разрушается. В последнем случае поведение системы обусловливается иными существенными связями ив соответствии с этим, подчиняется иной, статистической, закономерности. В статистической системе, возникающей на основе изолированной механической системы, свойство изолированности теряется. Но теряется ли оно абсолютно Ведь любой закон так или иначе связап с определенной изолированностью. Потеря изолированности ведет и к потере закономерности. И что касается статистической системы, то она теряет лишь микроизолированность, причем за достаточно большие промежутки времени. Однако поведение системы в короткие временные интервалы можно считать микроизо- лированным. В тоже время статистическая система приобретает новый тип изолированности, не имеющий аналога для механических система именно макроскопическую изолированность. Способность обладать одновременно рассмотренными видами изолированности, наряду с наличием существенной связи с внешним миром это одна из важнейших черт статистической системы, отличающая ее от механической системы. Вместе с потерей микроизолированности за достаточно большие промежутки времени статистическая система теряет и свойственную механической системе зависимость от начальных условий. В данное фиксированное состояние система может прийти через определенное время из самых различных начальных состояний. И наоборот, изданного начального состояния она может через определенное время попасть в различные состояния. Этот факт находит свое выражение в наличии вероятностной связи между всеми возможными для системы состояниями. Отсутствие у статистической системы микроизолировапности для больших промежутков времени приводит к невозможности описания ее поведения в виде функции от микропеременных. Конечно, в принципе может быть найдена функция, описывающая апостериори поведение системы за конечный промежуток времени. Однако она заведомо непригодна для предсказания будущего поведения системы. Это обстоятельство отмечал еще Дж. К. Максвелл. Особенность движения, носящего название теплоты писал он заключается в том, что оно совершенно беспорядочно, те. что направление и величина скорости молекулы в данный момент не могут быть выражены в зависимости от начального положения молекулы и от времени Подчеркивая невозможность, причем принципиальную, связанную с природой вещей, выявления однозначного детерминизма в поведении молекулы за макроскопически значимые времена, я вовсе не хочу сказать, что в данном случае нарушаются законы механики. Нет, этого не происходит. Они попросту неприменимы здесь, подобно тому, как, скажем, сих помощью невозможно опи- Дж. К. Максвелл Статьи и речи, стр. 118. 8 в И. Купцов 225 сать траекторию бегущей кошки. Движение отдельной молекулы, хотя и является причинно обусловленным, в тоже время оказывается совершенно индивидуальным, подобно поведению животного. Конечно, здесь речь идет о достаточно больших временах. Таким образом, в физическом мире встречаются ситуации, весьма похожие нате, с которыми мы имеем дело в обществе. Эту аналогию можно детализировать. Например, преступление совершается в результате воздействия индивидуального, неповторимого комплекса причин, которые за большие времена не могут быть детально предусмотрены. Однако и здесь всегда можно указать такой небольшой промежуток времени, в течение которого причины вполне однозначно ведут к преступлению. Отсутствием микроизолированности уста- тистических систем можно объяснить и тот факт, что для них имеется только один интеграл движения — энергия, в то время как у изолированной системы их, вообще говоря, 2s—1, где s — число степеней свободы. Существование же интеграла энергии для статистических систем находится в согласии с существованием у них макроскопической изолированности. Здесь уместно отметить, что квазиэрго- дическая гипотеза недостаточна для обоснования равенства временных средних фазовым средним. Эта гипотеза, основанная на представлении статистической системы в виде изолированной механической системы с большим числом степеней свободы, в противоречии со сказанным выше утверждает однозначную необходимую связь между различными состояниями системы, ибо ее эволюция, согласно этой гипотезе, описывается некоторой функцией, однозначно определенной заданием начальных условий. С помощью данной гипотезы нельзя вывести свойство релаксации статистической системы, которое заключается в том, что через некоторое время (время релаксации) статистическая система переходит из любого состояния в состояние равновесия, в котором, собственно, и имеет место равенство временных средних фазовым средним. Квазиэргодическая гипотеза гарантирует это равенство лишь за бесконечно большие времена. За малые времена не гарантируется даже приближенное его выполнение, в то время как в действительности это имеет место. Свойство релаксации для систем с большим числом степеней свободы с необходимостью предполагает, как показал НС. Крылов, существование у системы другого свойства — размешивания состояний на поверхности постоянной энергии. Понятие размешивание чуждо механике. Статистические системы состоят из объектов с самыми разнообразными свойствами. В физике это могут быть системы фотонов, электронов, молекул и пр. Свойства таких систем, конечно, весьма различны, но их объединяет то, что они подчиняются статистическим закономерностями поэтому все обладают термодинамическими свойствами — такими, как релаксация, атак же свойствами, описываемыми через термодинамические параметры. Для появления этих свойств 8 * 227 важна лишь вероятностная связь между отдельными микросостояниями систем, которая реализуется при наличии самых разнообразных видов взаимодействий элементов систем. Существенную роль здесь играют возможные состояния на изоэнергетической поверхности и их статистические веса. Если природа элементов системы такова, что характер их взаимодействия обусловливает статистические веса различных состояний на поверхности постоянной энергии, существенно отличные от соответствующих весов для классических статистических систем, то это приводит к неклассическим статистикам. Именно такое положение мы имеем в том случае, когда частицы подчиняются квантовомеханическим закономерностям, в результате чего квантовые ансамбли характеризуются статистиками Бозе — Эйнштейна и Ферми — Дирака, отличными от классической статистики Максвелла и Больцмана. Наличие различных статистик приводит, однако, лишь к некоторому разнообразию форм проявления статистических закономерностей, не меняя их сущности. Наиболее характерным свойством статистической системы является ее макроскопич- ность. Макроскопические свойства статистических систем отсутствуют у механических систем и не могут быть сведены к механическим свойствам. Например, необратимость, релаксация, термодинамическое давление, температура принадлежат только статистическим системам. Согласно представлениям статистической механики пишет поэтому поводу Я. И. Френкель,— температура и дав г [ лен рьп ление принадлежат к тем величинам, которые характерны лишь для совокупностей громадного числа молекул и при переходе к отдельным молекулам вообще теряют всякий смысл '. Более того, основываясь на высказанных выше соображениях, можно сделать и более сильное утверждение о неприменимости этих понятий к любым механическим системам — даже с большим числом степеней свободы. Рассмотрим в качестве примера содержание понятия термодинамическое давление. Давление является макроскопической характеристикой статистической системы и определяется как средняя повремени величина от суммарного импульса, переданного некоторой площадке (стенке сосуда) за макроскопическое время. Оно есть системное свойство и не принадлежит отдельным частицам. Будучи обусловлено движением и свойствами микрочастиц, оно обладает по отношению к ним относительным безразличием, теза- висит лишь от общих характеристик микро- поведения статистической системы. Зная состояние всех частиц в данный момент — в согласии стем, что поведение статистической системы локально подчиняется динамической закономерности мы можем вычислить величину импульса, переданного за микроскопическое время некоторой площадке. Однако вычислить переданный средний импульс за макроскопическое время, что дало бы нам величину давления, па основании динамической закономерности принципиально невозможно, ибо такой закономерности в 1 Я. И. Френкель. Статистическая физика, ч I, стр. 47. 229 поведении частиц за большие времена прост не существует. Поэтому, скажем, свойство постоянства давления в состоянии статистического равновесия принципиально не может быть получено только из динамической закономерности. Термодинамическое давление имеет смысл лишь для статистических систем, характеризуя отношение статистической системы в целом к среде. Для механических систем давление не имеет смысла, здесь можно говорить лишь о переданном среде импульсе. Посмотрим теперь, какое содержание вкладывается в понятие температуры. Это понятие является специфическими совершенно чуждым механике. Оно имеет смысл как отражающее действительное состояние системы только в том случае, когда система находится в термодинамическом равновесии. Для системы, близкой к равновесию, понятие температуры может применяться только приближенно, а для сильно неравновесной системы оно вообще теряет смысл. Требование равновесности состояния непосредственно входит в определение температуры как в термодинамике, таки в статистической физике. Отражает ли понятие температуры что- либо в механической системе Для механической системы не имеет смысла понятие теплового равновесия со средой, без которого не может иметь смысла и само понятие температуры. Нов статистической физике часто используется соотношение, связывающее температуру со средней энергией. Может быть, на этом основании можно ввести 230 понятие температуры в механику Оказывается, что нет. Дело в том, что функциональная связь температуры и энергии сама имеет смысл только в том случае, когда система находится в тепловом равновесии. Если система характеризуется определенной температурой, то, значит, она находится в термостате, не является изолированной и, следовательно, ее энергия флуктуирует. Как считает А. Г. Самойлович, говорить о функциональной связи между температурой и энергией можно только в том случае, когда флуктуации малы по сравнению с энергией системы. Это допустимо лишь в состоянии теплового равновесия или в близких к нему состояниях. Понятие температуры характеризует термодинамическую выделенность системы как целого и не может применяться к системе с малым числом степеней свободы Таким образом, статистические закономерности отражают особый род устойчивых связей действительности ив частности, сложнейшие взаимосвязи объектов сих окружением. Конечно, эти закономерности возникают не только в системах, подобных тем, которые изучает статистическая механика. Они могут иметь место ив системах взаимодействующих объектов, ив системах, в которых их элементы непосредственно не взаимодействуют друг с другом. Они могут относиться к объектам, которые разделены как в пространстве, таки во времени. Но суть дела здесь не в этом. Главное, что здесь хотелось бы отметить, заключается в следующем. С каким бы ви- 1 См А. Г. Самойлович. Термодинамика и статистическая физика, стр. 206—207. 231 вероятностно-статистических закономерностей мы ни встретились, они всегда будут выражать такой тип устойчивости, в котором обнаруживаются связи объекта с окружающим его миром. Эта точка зрения укладывается в рамки представлений современной физики. Многие ученые высказывались относительно причин вероятностно-статистиче- ского характера закономерностей в поведении микрообъектов, делая акцент именно на взаимодействии микрочастиц с окружением. Так, М. Бунге писал, что на квантовом уровне точности нет изолированных систем А в книге В. Гейзенберга Физика и философия можно прочесть следующее Необходимо обратить внимание на то, что система, которую следует рассматривать согласно методам квантовой механики, на самом деле является частью значительно большей системы, в конечном счете — всего мира. Разбирая пример с а-распадом, он считает вполне разумным предположить, что вероятностный характер этого процесса обусловлен взаимодействием атомного ядра с остальным миром 3 . Если мы хотим знать причину, почему а-частицы излучаются именно в этот момент замечает Гейзенберг то, по-видимому, должны для этого знать микроскопическое состояние всего мира, к которому мы и сами принадлежим, а это, очевидно, невозможно 4 1 М. Бунге. Причинность, стр. 451. 2 В. Гейзенберг Физика и философия, стр. 150. 3 Там же, стр. 65. 4 Там же. Глава Ослабленные версии концепции лапласовско го детерминизма Доказательство того, что вероятностно- статистические закономерности не только объективны, но и содержат в себе особую информацию о действительности, которая принципиально не может быть получена из законов динамического типа, несомненно, разрушает уже и ядро концепции лапласов- ского детерминизма. Оказывается, мир нельзя понять, опираясь только на динамические законы. И небесная механика, как бы она хороша пи была, не может служить эталоном для любых научных теорий. Вероятно- стно-статистические построения, распространенные в современной науке, не удовлетворяют ее канонам. Таким образом, рассмотренным версиям концепции лапласовского детерминизма приходит конец. Однако это вовсе не означает, что сторонники данной концепции полностью капитулируют. Нет, они и сегодня продолжают вести упорные, правда, теперь уж арьергардные бои, выдвигая все новые варианты отстаиваемой концепции. ЯЗЗ § 1.' Предсказательные возможности статистических закономерностей Сторонники концепции лапласовского детерминизма сегодня соглашаются, что, наряду с динамическими законами, существуют и вероятностно-статистические закономерности. Ноне следует думать, возражают они тут же, что и те и другие играют одинаковую роль как в самой действительности, таки в науке. Разве неясно, что вероятностно-ста- тистические законы неспособны полностью описать те виды реальности, к которым они имеют отношение Они всегда, по самой своей сути, либо непосредственно основываются на однозначных законах, как это имеет место, например, в классической физике, либо предполагают их вскрытом виде. Поэтому вероятностно-статистические теории всегда принципиально неполны. Если обратиться к оценке предсказательных возможностей ве- роятностно-статистических теорий, то легко увидеть, что она, несомненно, ниже, чем для теорий, построенных на законах однозначной детерминации. Что можно сказать по поводу этой, явно оппортунистической, версии концепции ла- пласовского детерминизма Насколько сильны и обоснованы ее положения Анализ этих вопросов начнем с выяснения правомерности утверждения о меньших предсказательных возможностях вероятност- но-статистических теорий. Такие теории, считают приверженцы указанной новой версии, дают лишь вероятностные предсказания. В них принципиально недостижимы достоверные предсказания, основанные на законах жесткой детерминации. В самом деле, из вероятностных предложений можно вывести только такие же предложения. И даже если вероятность события равна О или 1, то это все жене значит, что событие вовсе не произойдет или, соответственно, будет происходить всегда. Вместе стем суждения, основанные на теориях, подобных механике, не терпят никаких исключений. Эта точка зрения обычно встречает следующие возражения. Действительно, вероятностно-статистиче- ские теории дают лишь вероятностные предсказания. Но ведь и другие типы научных теорий не могут избежать вероятности в своих суждениях о действительности. Возьмем, к примеру, небесную механику, которую Лаплас и его адепты считали образцом научной теории. Ее предсказание, скажем, положения планеты является достоверным лишь постольку, поскольку мы считаем выполненным условие изолированности солнечной системы. Вторжение в нашу часть вселенной какого-нибудь космического тела, обладающего большой массой, может существенно повлиять на движение изучаемой нами планеты и сделать наши предсказания неточными или даже вовсе неверными. Следовательно, и здесь мы имеем дело лишь с вероятностными прогнозами. Но если от вероятности в предсказаниях уйти нельзя, то сравнение возможностей предсказания должно свестись к оценке вероятностей, характерных для каждой из сравниваемых теорий. В вероятностно-стати- 235 стических теориях в силу того, что они изучают огромные совокупности элементарных объектов, предсказания макроскопических свойств приобретают практически определенный, а не вероятностный характер JI. Д. Ландау и ЕМ. Лиф ш и ц приводят следующий пример, иллюстрирующий это утверждение. Оказывается, что вероятность найти относительное отклонение энергии порядка Ю- 6 для 1/100 грамм-молекулы газа равна — Ю- 3 1 0 1 5 . Ясно, что, отождествляя значение энергии в данном случае сего средним значением, мы допускаем ничтожную возможность ошибки. Такая вероятность отклонения, несомненно, оказывается значительно меньше, чем в небесной механике. Мне представляется, что ни самоутверждение о меньшей ценности предсказаний на основании вероятностно-статистических теорий (в сравпении с предсказаниями, базирующимися на теориях, подобных классической механике, ни его опровержение не являются достаточно корректными. Здесь происходит смешение различных понятий, что затрудняет правильное понимание вопроса. Чтобы преодолеть эту трудность, следует прежде всего иметь ввиду, что предсказания могут относиться как к идеальным, таки к реальным объектам. В отношении первых всегда предполагается выполнимость всех идеализаций и абстракций, лежащих в основе теории. Таким образом, в рамках, скажем, небесной механики мы будем иметь всегда в принципе однозначное предсказа- 1 Л. Д. Ландау и ЕМ. Лифшиц. Статистическая физика, стр. 18. 236 ние, не содержащее никакой неопределенности. Но тоже самое справедливо и для веро- ятностно-статистических теорий. Правда, как мы уже отмечали выше, в последнем случае предсказание дает вероятностные характеристики. Однако, коль скоро теория описывает объективные вероятностные связи, их предсказание в рамках модели будет также вполне достоверным. Признавая существование специфических вероятностно-ста- тистических отношений, мы не имеем права отождествлять вероятность и недостоверность. Более того, такое отождествление не может быть оправдано ив том случае, когда принимается, что вероятность имеет отношение лишь к нашему знанию. Изучая вопрос о характере предсказаний, мы должны также различать предвидение будущего, осуществленное на основании ве- роятностно-статистических законов и относящееся к объективным вероятностно-стати- стическим связями предсказания, сделанные на основании вероятностно-статистиче- ских методов, нов отношении таких связей, в которых по природе нет никакой вероятности. Во втором случае вероятностные прогнозы уже не обладают достоверностью, они проблематичны. Например, в рассмотренной выше модели М. Каца (гл. IV, § 1) предсказание на основании вероятностно- статистических соображений поведения шариков при условии фиксированного распределения точек подмножества S в исходном множестве, конечно, не будет достоверным. Однако, если рассматриваются суждения о системах со всеми возможными распределе- 237 яиями этих точек, то достоверные заключения вполне возможны. Обратимся теперь к предсказаниям реальных явлений. В этом случае отмеченные выше возможные ситуации осложняются новыми обстоятельствами. Выскажем сначала несколько общих замечаний. Несомненно, научное познание отражает объективную истину. Однако достигается это сложнейшим диалектическим процессом. Отражение природы в мысли человека писал В. И. Ленин надо понимать не мертво, не абстрактно не без движения не без противоречий а в вечном процессе движения, возникновения противоречий и разрешения их '. Поэтому нельзя рассматривать научные теории и их законы как непосредственное, зеркальное отражение самой объективной реальности. В них, как правило, содержится не только истина, но и элементы заблуждения. Создавая научную теорию, ученый не в состоянии в полной мере понять, как она относится к действительности. В частности, ему неясны пределы применимости используемых в теории понятий. Этот вопрос разрешается лишь в процессе развития науки, в процессе применения ее утверждений к решению конкретных задач. Эволюция научного знания убедительно свидетельствует о том, что пределы истины каждого научного положения относительны, будучи то раздвигаемы, то суживае- мы дальнейшим ростом знания 2 . Уже это обстоятельство вносит некоторую проблема В. И. Ленин Поли. собр. соч, т. 29, стр. 177. 2 В. И. Ленин Поли. собр. соч, т. 18, стр. 137. 238 тичность в наши предсказания реальных процессов. Кроме того, никогда, нив каком конкретном случае нельзя иметь абсолютных гарантий соблюдения всех необходимых условий успешного приложения теории. На точность предсказаний оказывает свое влияние также и тщательность сбора исходной информации о реальном объекте. Все эти факторы лишают категоричности наши суждения о будущем. Номы должны иметь ввиду, что эта ситуация характерна для любых видов научных теорий и, соответственно, любых типов научных законов. Возвращаясь теперь к оценке утверждения о меньших предсказательных возможностях вероятностно-статистических теорий в противоположность теориям, построенным только на базе динамических законов, мы можем высказать следующие замечания. Оцениваемое утверждение не учитывает возможность существования в рамках статистических теорий достоверных суждений о вероятности вероятность неправомерно жестко связывается с неточностью и проблематичностью суждения. Это утверждение игнорирует также существенное различие между предсказаниями, осуществляемыми в отношении идеальных объектов, и прогнозами реальных событий. Те же самые недостатки характеризуют и попытку опровергнуть данное утверждение. Итак, вероятностно-статистические закономерности в такой же степени, как и любые другие научные законы, могут давать достоверные предсказания. В тоже время они, конечно, предполагают и элемент неопределенности, проблематичности, который, в принципе, присущим не в большей мере, чем другим законам. § 2. Гносеологический статус вероятностно-статистических теорий Здесь мы обсудим вопрос о полноте ве- роятностно-статистических законов и построенных на их основании научных теорий. Я буду опираться лишь на материал физики, которая представляет собой наилучший объект для такого рода обсуждений. Как это будет видно из дальнейшего изложения, такое ограничение материала не влияет на степень общности полученных заключений. Сторонники концепции лапласовского детерминизма настоятельно обращают наше внимание на то, что вероятностно-статисти- ческие закономерности всегда предполагают в качестве своей основы динамические законы. По их мнению, это служит решающим аргументом в пользу фундаментальности законов последнего типа. Здесь можно увидеть два аспекта проблемы. Во-первых, речь может идти о нефунда- ментальности статистических законов постольку, поскольку в процессе познания за ними всегда можно обнаружить действие однозначных законов. Данное утверждение явно несостоятельно, ибо очевидно, что и за динамическими законами в процессе позна- 240 Г s ния, в свою очередь, оонаруживаются веро- ятностно-статистические законы. Более того, учитывая, что любые макроявления в своей основе имеют различного рода микропроцес- сы, которые описываются, по крайней мере в настоящее время, вероятностио-статистиче- скими теориями, следовало бы сделать вывод скорее о фундаментальности именно вероят- ностно-статистических законов. Второй аспект проблемы более тонок. Он связан стем обстоятельством, что анализ различных видов динамических и статистических законов и теорий, построенных на их основании, демонстрирует существенные различия в отношении логической структуры этих теоретических образований. Рассмотрим, например, классическую механику, которая является теорией, целиком построенной на основании динамических законов. Она описывает поведение материальной точки или их различных совокупностей. Задав начальные и граничные условия и опираясь на законы механики, можно в принципе ответить на любые вопросы относительно поведения исследуемой системы. Точно также дело обстоит в любой теории, построенной на основании только динамических законов. Однако этого нельзя сказать в отношении теорий, содержащих вероятностно-статисти- ческие предположения. Обратимся, скажем, к молекулярно-кинетической теории газов. Вероятностно-статистические законы этой теории дают возможность хорошо объяснять и предсказывать макроскопические свойства газов, обусловленные движением микрочастиц. Однако эта теория не в состоянии предсказать поведение отдельной частицы, хотя оно и представляет важный элемент описываемой модели. Несмотря на то что в поведении отдельных частиц системы явно предполагается существование динамических законов, теория не дает возможности воспользоваться ими с целью извлечения знаний о судьбе каждой частицы. Конечно, коль скоро вероятностно-стати- стические теории строятся на фундаменте однозначных законов, как это имеет место в классической физике, вероятностно-стати- стические закономерности не могут отобразить всех существенных для системы связей, и поэтому такие теории оказываются неполными. Но значит ли это, что вероятностно- статистические теории по своей сути всегда должны быть неполны Во-первых, даже в классической физике однозначно-детерминистская основа статистических теорий не описывает микропо- ведение реальных статистических систем. Эти теории, в принципе, способны адекватно отражать лишь вероятностно-статистические связи объективного мира. Поэтому их одно- значно-детерминистская основа играет не главную, а лишь вспомогательную роль. Вполне возможно, что в будущем ученые найдут способ более четко в логическом отношении строить классическую статистическую физику, обращая внимание на фундаментальность статистических закономерностей ив этой области науки. Попытки такого рода предпринимаются уже сегодня. Например, ИЛ и ф ш и ц и Л. Пятигорский пишут следующее В классической механике вероятность появляется лишь в результате усреднения по ряду различных исходных состояний, объединяемых при более грубом описании системы. Однако ниоткуда не следует, что такая возможность введения понятия является единственной. Не исключена возможность введения вероятности как новой неприводимой, внутренней характеристики системы в данном состоянии 1 . На необходимость иного, нетрадиционного, построения статистической физики обращал внимание НС. Крылов. О фундаментальности вероятности в рамках описания макроскопических объектов много писали М. Борн и Л. Бриллюэн. Во-вторых, мы нед о л ж н ы игнорировать факт существования квантовой механики, которая, являясь вероятностно-статистиче- ской теорией, не содержит в себе никаких предпосылок однозначной детерминированности. Она сразу строится как фундаментально вероятностная теория. Хотя она позволяет предсказывать значения волновой функции вполне однозначно, значения физических величин определяются лишь статистически. Состояние системы здесь полностью описывается волновой функцией, а она связана со значениями физических величин вероятностным образом. В квантовой механике все вопросы, сформулированные на ее языке, получают соответствующие ответы. В этом смысле она ничем не отличается от классической механики. Она столь же полно 1 Философские вопросы современной физики. Киев, 1956. стр. 91. 243 описывает физическую реальность, как это делает механика Ньютона. Но как возможно это Как представить себе вероятностное описание полным Чтобы ответить на эти вопросы, отвлечемся на время от проблем детерминизма и обратимся к истолкованию понятия физической реальности. Богатейший опыт развития науки XX века, и прежде всего современной физики, позволил выявить важные аспекты проблемы физической реальности, которые прежде, оставаясь в тени, не привлекали к себе внимания. Особенности современной физики (в сравнении с классической физикой) выявляются наиболее рельефно в подходе к решению вопроса о соотношении субъекта и объекта. Н. Бор говорил в драме бытия мы являемся одновременно и актерами, и зрителями Это высказывание довольно часто приводится в качестве исходного пункта при толковании особенностей квантовой механики. Менее известно почти дословно совпадающее с боровским утверждение Гольбаха, который энергично призывал учитывать то обстоятельство, что человек одновременно и наблюдатель вселенной, и часть ее Высказывания одинаковы, но как различен смысл, вкладываемый в них авторами Гольбах весь свой пафос направлял на доказательство единства человека и природы, на обоснование того, что человек, хотя они ха Н. Бор Атомная физика и человеческое познание. М 1961, стр. 89. 2 П. Гольбах. Избр. произв. в двух томах, т. 1. М 1963, стр. 130. 244 рактеризуеТсЯ Многими осооенныМИ, Только ему присущими свойствами, является таким же естественным продуктом природы, как и любой другой ее объект, не наделенный жизнью и сознанием. У Бора задача совершенно иная. То, что волновало Гольба- ха, для него не вопроса аксиома. Другое дело — проблема раскрытия сущности процесса познания, которое оперирует даже с объектами, совершенно недоступными чувственному восприятию. Какова объективная реальность и на основании чего мы приходим к определенным представлениям о ней Осмысление современной науки, ив особенности теории относительности и квантовой механики, приводит Бора к фундаментальному теоретико-познавательному выводу для объективного описания и гармоничного охвата опытных фактов необходимо почти во всех областях знания обращать внимание на обстоятельства, при которых эти данные получены Наше понимание действительности станет более глубоким, если мы учтем, что оно достигнуто в результате довольно сложной деятельности субъекта, которую саму следует непременно специально изучить. Гольбах и его современники не ощущали сложностей процесса познания. Они были очарованы успехами науки. Им казалось, что самые основы бытия предстали перед человеком. Именно с этих позиций они толковали те виды реальностей, с которыми имела дело наука того времени. Именно на этой основе получали тогда свою интерпретацию 1 Н. Бор Атомная физика и человеческое познание, стр. 13. 245 достижения физики. Ученые того времени видели в научных теориях непосредственное отражение самой действительности, так что общая картина мира строилась как результат простого сложения всех теоретических знаний о различных явлениях. Научная теория, конечно, могла не описывать какие-то явления, но уж зато те, которые попадали в сферу ее компетенции, получали, как казалось тогда, совершенно адекватное изображение. На то она и научная теория, чтобы описывать, как все происходит на самом деле. При этом вполне естественно происходило отождествление объективной реальности, существующей независимо от человека, и физической реальности, созданной учеными в виде абстрактного объекта, свойства которого, однако, раскрывают существенные связи самой действительности. Развитие науки, появление в ее истории различных теорий, в том числе и генетически связанных друг с другом, показало, что такое смешение недопустимо. Но если у вас имеется только одна научная теория, относящаяся к данному кругу явлений, то вы, естественно, можете впасть в соблазн трактовать ее как абсолютно точно выражающую все существенные стороны данной предметной области. Учтите ту культурную атмосферу, в которой происходило становление науки, ивам станет совершенно ясной неизбежность такого хода мыслей. Как утверждают психологи, ребенок вначале своей жизни отождествляет зрительный образ и предмет. И только позднее он начинает их различать, чему, безусловно, 246 Г способствует его оперирование с предметами. Не так ли обстоит дело ив науке Только после того как ученые создали немало теорий, относящихся к одними тем же объектам, была осознана необходимость различения содержания теорий итого, что они отражают. Для материалистически мыслящего ученого несомненным является факт отражения в понятиях науки того, что происходит вне зависимости от человеческого сознания. Однако следует иметь ввиду и другое. Процесс познания сложен, диалектичен. В понятиях науки мы не имеем зеркального образа действительности. Эти понятия имеют и такие черты, которые обусловлены и способами получения знания, и формами его функционирования. Ввиду этого в рамках научной теории получает свое относительно верное отражение лишь некоторая сторона объективной реальности. Для ее адекватного представления средствами науки всегда необходима некоторая система абстракций. Различные стороны действительности требуют, как правило, своих, специфических, средств и особых абстракций. Таким образом, действительность оказывается отраженной через призму многих систем абстракций, которые, вообще говоря, в отдельных своих чертах могут быть даже несовместимыми друг с другом. Концепция лапласовского детерминизма как будто бы не вступает в противоречия с этими утверждениями. Ее единственное требование заключается в том, чтобы физическая реальность, описываемая в рамках любой научной теории, характеризовалась 247 г в конце концов динамическими законами. Ведь полное описание, сточки зрения представителей этой доктрины, возможно только на основе законов такого типа. В классической физике, кажется, все подтверждает правильность этой новейшей версии концепции лапласовского детерминизма. И электродинамика, и теория относительности легко ассимилируются ее представлениями. Пусть электродинамика ввела в физику новый вид физической реальности поле, подчиняющееся новым, неизвестным прежде законам. Но как теория она отвечает всем ранее принятым стандартам. Электромагнитное поле полностью описывается однозначными законами — уравнениями Максвелла, которые позволяют делать столь же точные предсказания, как и уравнения Ньютона. Правда, поле, в отличие от обычных макроскопических объектов, на- блюдаемо лишь косвенным образом, через движение пробных зарядов. Но какое значение это может иметь для теории, которая дает нам образ самой действительности, полностью независимый от средств познания И уж, во всяком случае, проблема непосредственной ненаблюдаемости поля весьма далека от проблем детерминизма. Теория относительности, радикально изменившая пространственно-временные представления классической физики, казалось бы, также не посягает на авторитет классической механики как канона для построения научной теории. И все же, что стало понятно совсем недавно, эти теории сыграли важную роль в 248 судьбе лапласовского образа науки. Они в значительной мере способствовали изменению взглядов на природу физической реальности, а тем самым, по существу, заложили основу для будущего радикального пересмотра лапласовского идеала научной теории. Создание электродинамики конкретно доказало принципиальную , возможность различных видов физической реальности. Вместе стем оказалось, что поле описывается законами, не сводимыми к законам механики. Отсюда можно сделать довольно правдоподобное предположение о том, что, вообще говоря, различные виды физической реальности должны описываться разными законами. Убедительные подтверждения такого предположения можно обнаружить при сопоставлении физики с другими науками. Нов таком случае не является абсурдными допущение принципиальной возможности существования такой физической реальности, которая будет совершенно полно описываться статистическими законами. При этом, конечно, предполагается, что статистические законы объективны в такой же мере, как и динамические законы. Допущение такой возможности было чрезвычайно сложным для классической физики, поэтому ее никто и не пытался принять априори. Но практика развития науки решила этот вопрос, убедительно доказав, что реальная история умнее самого выдающегося мыслителя. Она дала сумасшедшую теорию, которую невозможно было предугадать заранее. Это была квантовая механика. 2S9 В квантовой механике пересеклись два направления отхода от концепции лапласов- ского детерминизма, которые начали формироваться еще в лоне классической физики. Первое — введение вероятности в теорию в качестве ее существенного компонента. Второе появление в теории новых видов физической реальности. Ни одно из этих направлений в отдельности не дало решающих аргументов против доктрины Лапласа. Впер- вом случае всегда оставалась возможность сослаться на неполноту описания физической реальности классическими статистическими теориями. Во втором же случае перед концепцией лапласовского детерминизма вообще не возникало явных проблем, поскольку описание новых видов реальности осуществляется на основе законов однозначной, жесткой детерминации. Квантовая механика впервые в физике ввела такой новый тип физической реальности, полное описание которого давалось целиком на основании статистических закономерностей. Здесь мы наблюдаем решительный отход от лапласовского идеала научной теории. При этом важно заметить, что, независимо оттого, будет ли построена теория, описывающая микроявления более детально, чем квантовая механика, последняя сохранит свою самостоятельную ценность как теория, в полной мере отражающая свойства определенного вида физической реальности. На этом основании можно сделать вывод, что создание квантовой механики дает завершение, развязку той драматической борьбы за право на существование лапласовских 250 представлений об идеале научной теории, борьбы, которую на протяжении более ста лет вели многочисленные сторонники этой концепции. Сегодня стало очевидным, что статистические закономерности, выражая существенные связи объективного / мира, могут, подобно динамическим законам, служить основанием для построения теории самого высокого гносеологического статуса. Таким образом, попытки сторонников концепции лапласовского детерминизма принизить статус вероятностно-статистических законов и теорий, построенных на их основе, следует рассматривать как несостоятельные. Приверженцам этой доктрины вновь приходится сдавать свои позиции. Где же теперь проходят их рубежи Им остается надеяться, что все-таки, несмотря на широкое проникновение вероятностно-статистических идей в науку, последнее слово будет принадлежать теориям, каноном для которых служит небесная механика. Это уже очень слабая версия концепции лапласовского детерминизма. Но опровергнуть ее непросто. Ведь если сегодня за конкретной вероятностно- статистической теорией еще не найдена динамическая теория, отвечающая соответствующему детерминистскому идеалу, то можно уповать на завтрашний день. Однако эвристический потенциал подобной версии крайне мал. Невелики и -ее методологические претензии. Это, правда, еще не капитуляция, но уже и не полнокровная жизнь, а скорее просто жалкое прозябание. Вместо заключения Я попытался проследить основные этапы эволюции концепции лапласовского детерминизма в связи с попытками на ее основе дать обоснование применения в науке веро- ятностно-статистических методов. Те версии этой концепции, которые я вычленил, были расположены в определенной логической Последовательности. В реальной истории науки на различпых ее этапах мы не встречаем их в чистом виде. Кроме того, как правило, имеют место сразу несколько версий. Вот ив наше время продолжают еще существовать чуть лине все из отмеченных модификаций концепции лапласовского детерминизма. Одной из центральных задач, надеюсь, решенных мною, было выявление содержания этих версий и раскрытие пх возможностей для обоснования использования вероят- ностно-статистических идей в познании действительности. Вместе стем я попытался показать, как под давлением достижений науки концепция лапласовского детерминизма вынуждена была сдавать свои позиции. Яне стремился рассмотреть эту концепцию во всей полноте. В мои целине входила всесторонняя ее критика. Контуры исследования очерчены достаточно определенно его названием. И все же я надеюсь, что мне удалось показать несостоятельность и бесперспективность попыток и сегодня строить картину мира, опираясь на представления оде- терминизме, развиваемые в лапласовской традиции. Ум человеческий писал В. ИЛе- нин,— открыл много диковинного в природе и откроет еще больше Это надо учитывать, когда мы пытаемся представить себе общие свойства действительности и процесса ее познания. Чем больше человек знает о конкретных свойствах окружающего мира, тем более глубоко он способен представить себе и общую картину бытия. Когда-то он объяснял таинственный, незнакомый ему мир природы по аналогии с непосредственно переживаемым им миром его собственных действий. Но детство человечества прошло, и наступила пора зрелости. Человек скинул оковы рабского преклонения перед природой и встал на путь ее освоения и преобразования. Открылись неограниченные возможности познания закономерностей действительности. Первые успехи на этом пути были ознаменованы обнаружением динамических закономерностей. И вот человек уже стремится представить себе весь мир как сотканный из причинных линий, в пределах которых безраздельно действуют динамические законы. Но наука не стоит на месте. Проходит время, и уже новый вид закономерностей начинает привлекать к себе вни- В. И, Ленин Поли. собр. соч, т. 18, стр. 298. 253 мание ученых. Все большее и большее значение в науке приобретают вероятностно- статистические законы. Реакцией на этот феномен истории науки оказываются попытки построить картину мира уже на новой, веро- ятностно-статистической, основе. Так будет всегда. Стремление к диковинному вполне естественно, и, как показывает история науки, оно обладает большой эвристической силой. Оценивая его значение, выявляя его творческий потенциал, мы вместе стем всегда должны помнить, что конкретные программы такого рода всегда исторически ограничены. Как бы глубока ни была такая программа, она рано или поздно неминуемо вступает в противоречие с реальной практикой освоения действительности человеком, уступая место новой концепции, в которой человеческий опыт получает более гармоничное, более адекватное существу дела обоснование. Человек пе может априори знать, как устроен мир. Но он в состоянии приближаться к этому, создавая абстракции, понятия, законы, научную картину мира и т. д. и т. п И тем полнее будут его представления о мире, чем более основательно он сможет опереться на опыт, зафиксированный историей, чем более глубоко он постигнет диалектический характер процесса познания действительности. Оглавление 1 В. И. Ленин Поли. собр. соч, т. 29, стр. 164. Введение 3 Глава / КЛАССИЧЕСКАЯ ВЕРСИЯ КОНЦЕПЦИИ ЛАПЛАС О В С КОГО ДЕТЕРМИНИЗМА ИВЕ РОЯТ НОС Т Ь 2 1 § 1. О современной трактовке понятия вероятности — § 2. Обоснование вероятности в рамках классической версии концепции ла- пласовского детерминизма Глава II ПЕРВЫЕ ШАГИ ВЕРОЯТНО СТ НОС ТАТИ СТ И ЧЕСКИ ХМ Е ТО ДО В В НАУКЕ. Пионеры социальной статистики 49 § 2, Новый путь развития классической физики. Вероятностно-статистические методы в биологии 89 § 4. Историческая обусловленность веро- ятностно-статистических идей в науке Глава III НОВАЯ ВЕРСИЯ КОНЦЕПЦИИ ЛАПЛАС О В С КОГО ДЕТЕРМИНИЗМА. Могут ли вероятность и случайность быть объективными 106 § 2. Проблема статуса статистических закономерностей. Вероятность и эмпирический уровень познания. Вероятность и теория Глава IV О ПРИРОДЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ 197 § 1. Несводимость статистических закономерностей к динамическим законам. Специфика статистических закономерностей Глава V ОСЛАБЛЕННЫЕ ВЕРСИИ КОНЦЕПЦИИ ЛАПЛА- СОВСКОГО ДЕТЕРМИНИЗМА 233 § 1. Предсказательные возможности статистических закономерностей. Гносеологический статус вероятно -ст нос тати ст и чески х теорий Вместо заключения 252 Купцов Владимир Иванович ДЕТЕРМИНИЗМ И ВЕРОЯТНОСТЬ Заведующий редакцией АИ. Могилев Редактор АИ. Панченко Младшие редакторы Ж. Л Крючкова и Е. С. Молчанова Художественный редактор Г. Ф. Семиреченко Технический редактор Л. А Данилочкина Сдано в набор 16 декабря 1975 г. Подписано в печать 15 марта 1976 г. Формат 70х90'/з2. Бумага типографская MS 2. Условн. печ. л. 9,36. Учетно-изд. л. 9,17. Тираж 60 тыс. экз. А. Заказ М 10943. Цена 27 коп. Политиздат. 125811, ГСП, Москва, А, Миусская пл, 7. Типография изд. Звезда, г. Пермь, ул. Дружбы, 34. |