Концепции современного естествознания

«Нам приходится решать, какое измерение мы собираемся произвести над системой и какой вопрос наши эксперименты зададут ей. Следовательно, существует неустранимая множественность представлений системы, каждое из которых связано с определенным набором операторов. В свою очередь это влечет за собой отход квантовой механики от классического понятия объективности, поскольку с классической точки зрения существует единственное объективное описание. Оно является полным описанием системы „такой, как она есть“, не зависящим от выбора способа наблюдения. Бор всегда подчеркивал новизну, нетрадиционность позитивного выбора, производимого при квантово-механическом измерении. Физику необходимо выбрать свой язык, свой макроскопический измерительный прибор. Эту идею Бор сформулировал в виде так называемого принципа дополнительности, который можно рассматривать как обобщение соотношений неопределенности Гейзенберга. Мы можем измерить либо координаты, либо импульсы, но не координаты и импульсы одновременно. Физическое содержание системы не исчерпывается каким-либо одним теоретическим языком, посредством которого можно было бы выразить переменные, способные принимать вполне определенные значения. Различные языки и точки зрения на систему могут оказаться дополнительными. Все они связаны с одной и той же реальностью, но не сводятся к одному-единственному описанию. Неустранимая множественность точек зрения на одну и ту же реальность означает невозможность существования божественной точки зрения, с которой открывается „вид“ на всю реальность. Однако принцип дополнительности учит нас не только отказу от несбыточных надежд. Бор неоднократно говорил, что от размышлений над смыслом квантовой механики голова у него идет кругом, и с ним нельзя не согласиться: у каждого из нас голова пойдет кругом, стоит лишь оторваться от привычной рутины здравого смысла. Реальный урок, который мы можем извлечь из принципа дополнительности (урок, важный и для других областей знания), состоит в констатации богатства и разнообразия реальности, превосходящей изобразительные возможности любого отдельно взятого языка, любой отдельно взятой логической структуры. Каждый язык способен выразить лишь какую-то часть реальности. Например, ни одно направление в исполнительском искусстве и музыкальной композиции от Баха до Шенберга не исчерпывает всей музыки» (А. Эйнштейн).

III. Прокомментируйте схему.

Виды физической реальности.

Литература.

Борн М. Моя жизнь и взгляды. — М., 1973.

Гейзенберг В. Шаги за горизонт. — М., 1987.

Грин Б. Элегантная Вселенная: Суперструны, скрытые размерности и поиски окончательной теории. — М., 2008.

Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюции физики. — М., 1965.

Глава 9 Синергетика

Понятие сложной системы.

Теория относительности, изучающая универсальные физические закономерности, относящиеся ко всей Вселенной, и квантовая механика, раскрывающая законы микромира, нелегки для понимания, и тем не менее они имеют дело с системами, которые с точки зрения современного естествознания считаются простыми. Простыми они называются потому, что в них входит небольшое число независимых переменных, т. е. величин, меняющих свое значение. В связи с этим взаимоотношения между ними поддаются математической обработке и подчиняются универсальным законам.

Однако помимо простых существуют сложные системы, которые состоят из большого числа независимых переменных и, стало быть, большого количества связей между ними. Чем оно больше, тем труднее исследовать объект — выводить закономерности его функционирования. Трудность изучения таких систем объясняется еще и тем обстоятельством, что чем сложнее система, тем больше у нее так называемых эмерджентных свойств, т. е. свойств, которых нет у ее частей, и которые являются следствием эффекта целостности системы.

Сложные системы изучает, например, метеорология — наука о климатических процессах. Процессы образования погоды гораздо менее известны, чем гравитационные процессы, что, на первый взгляд, кажется парадоксом. Действительно, можно точно определить, в какой точке будет находиться Земля или какое-либо другое небесное тело через миллионы лет, а предсказать погоду на завтра удается далеко не всегда, так как климатические процессы представляют собой гораздо более сложные системы, состоящие из огромного количества переменных и взаимодействий между ними.

Неравновесные системы.

Разделение систем на простые и сложные является фундаментальным в естествознании. Системы в естествознании также делятся на устойчивые (равновесные) и неустойчивые (неравновесные).

Отличия неравновесной структуры от равновесной заключаются в следующем:

— система реагирует на внешние условия (гравитационное поле и т. п.);

— поведение систем случайно и не зависит от начальных условий, но зависит от их предыстории;

— приток энергии создает в системе порядок, и, стало быть, энтропия ее уменьшается;