Чего не знает современная наука

Подобное понимание антропного принципа, конечно, настораживает. Получается, что цель существования Вселенной – создание человека. Это противоречит давней философской традиции, известной еще со времен Платона. Согласно этой традиции, целью, к которой следует стремиться, является Космос, понимаемый как мир, управляемый идеальными законами. И как мы уже отмечали, наилучшее воплощение этих законов человек видел в движении звездного неба. А теперь предлагается, чтобы Вселенная «смотрела» на человека?

Было бы весьма самонадеянным утверждать, что мы сейчас можем однозначно выбрать какую-то одну из сформулированных точек зрения. Но ведь наше познание Вселенной еще только начинается – ей уже более 13 млрд лет, а науке – всего несколько сотен.

Самоорганизация в сложных системах

Последняя фраза предыдущего раздела, конечно, не вдохновляет – всем нам нужно знать всё и прямо сейчас, а не ждать неопределенное число столетий для получения окончательных ответов на заданные вопросы. Но мы не сильно погрешим против истины, если согласимся, что именно для этого – давать ответы, основываясь не на всеобщем, всеобъемлющем знании, а на наблюдении за доступной частью действительности – и изобретена была наука. И кое в чем преуспела.

Так, одна из черт науки XX века – отход от поиска законов, выполняющихся в простых системах в идеальных условиях, к анализу сложных систем, состоящих из большого числа составляющих, взаимодействующих между собой. Изучение таких систем позволило заметить, что их характерной чертой является самоусложнение, самоорганизация, выражающаяся в потере симметрии, – как раз то, о чем мы говорили как о направлении эволюции. В ходе исследования удалось понять общие механизмы самоорганизации, определить условия, в которых идет образование структур в среде изначально бесструктурной и, казалось бы, даже не содержащей зерен этих будущих структур.

Выяснилось, что для усложнения необходимы нелинейность, открытость, неустойчивость и неопределенность.

Нелинейное поведение системы противоположно «линейному», когда малым изменениям условий соответствуют малые изменения ее состояния. Примером нелинейного поведения являются скачки, разрывы, бесконечный рост значений параметров системы за конечные времена и т. п. Открытость системы означает, что она обменивается с окружающей средой веществом, энергией, информацией. Неустойчивость связана с тем, что незначительное внешнее воздействие на систему может существенно изменить ее эволюцию (движение). Неопределенность выражается в некотором «дрожании» параметров среды или системы вокруг некоторого среднего значения (флуктуаций параметров).

В развитии таких сложных систем, как оказалось, есть периоды, когда их движение предопределено достаточно жестко, однако рано или поздно возникают этапы, в которых их структура разрушается, «тонет в хаосе», и рождается новая. Такие периоды обновления системы сходны по своей сути с «проходом через смерть и возрождением», то есть с этапами античного «существенного движения». Интересно, что грубые модели, описывающие ситуации смены структур, предсказывают несколько возможных вариантов будущего. Попытка использовать более подробные модели для предсказания однозначного будущего не приводит к успеху из-за неустойчивости модели. Здесь существенно возрастает роль неопределенности, случайных флуктуаций.

Примером такой системы может служить маятник в виде грузика, подвешенного на стальном стержне: грубая модель предписывает его колебание согласно законам механики. Но если расположить его грузиком вверх в положении неустойчивого равновесия, то дальнейшее его движение должно описываться моделью, учитывающей колоссальное число факторов – например, взаимодействие всех молекул грузика, стержня, точки подвеса и окружающей воздушной среды. На его дальнейшее движение могут оказать влияние совершенно незначительные (в другие этапы движения) явления: человек, прошедший мимо лаборатории и качнувший точку подвеса, открытая форточка и т. п. Описать все это мы не в состоянии – и говорим о случайности выбора дальнейшего пути движения.

Исследование законов развития сложных систем говорит о том, что в природе далеко не все возможно. Есть разрешенные сценарии, а есть и невозможные. Однако как происходит выбор между тем, что в принципе возможно? Тот или иной выбор, осуществляемый системой, объясняют сейчас действием флуктуаций.

Признание флуктуаций фундаментальным свойством природы опять возвращает нас к вопросу о роли случайности в развитии мира. Что это – абсолютно неуправляемое явление, выбрасывающее тот или иной результат как при игре в кости, или механизм выполнения «задуманного природой»? Однозначного ответа наука на этот вопрос пока не дает – но кто знает, что нас ждет впереди?..

Алексей Чуличков, д-р физ. – мат. наук, МГУ

Эволюция продолжается?