Ванна Архимеда: Краткая мифология науки

И те и другие как будто предполагают, что во Вселенной царит детерминизм — гигантские часы, в которых каждое действие механически привязано к какой-то причине. В «Философском эссе об основании вероятностей», вышедшем в 1814 году, маркиз Пьер Симон де Лаплас предоставил своим современникам апологию, долго еще служившую иллюстрацией науки XIX века. Там он показывал, как ум, обладающий знанием положения и скорости каждой материальной точки во Вселенной, мог бы восстановить прошлое и точно рассчитать будущее. В ньютоновской механике прошлое и будущее практически эквивалентны, поскольку все ее уравнения инвариантны относительно замены направления времени.

А каково же тут место Бога? Наполеону, спросившему, почему он не упоминает Божественного Создателя в своем «Изложении системы мира», Лаплас гордо ответил: «Сир, я не нуждался в этой гипотезе». Ему можно возразить, как это сделал Гастон Башляр, что «гипотеза о существовании математика, обладающего формулой, позволяющей вычислить как прошлое, так и будущее всякого движения, эквивалентна гипотезе Бога». С той лишь разницей, что упомянутый им «ум» вскоре нарекут «демоном Лапласа», так как идея абсолютного знания отдает змием за сотню яблонь. На жалобу Фауста Гёте «Ах, если бы я мог знать все, что природа прячет…» маркиз (к слову сказать, современник великого поэта) без колебаний заявляет, что в принципе это возможно. Только нужно иметь знакомого демона (с этим у Фауста все было в порядке), а кроме того — и это главное — согласиться, что при наличии формулы, которая позволяет рассчитать движение каждого атома, из нее можно вывести все остальное, потому что всякая сложная система сводится к простой сумме простых систем.

Конечно, все это слдишком иллюзорно. В астрономии не удается получить точное решение, если только речь не идет о двух взаимодействующих звездах. Вдобавок всякий современный математик может без труда показать, что детерминизм и обратимость в динамике сохраняются только в самых простых случаях. Наконец, Илья Пригожин и Изабель Стенгерс пишут в своей книге «Новый альянс»:

В мире, созерцаемом демоном Лапласа, отсутствуют сложность и история. Природа, предполагаемая классической динамикой, обладает одновременно двумя свойствами: амнезией и полной определенностью будушего прошлым.

Но в XIX веке (а мы увидим, что и в наши дни демоны неистощимы на подвохи) идея лапласовского детерминизма носилась в воздухе: хорошее уравнение куда ценнее магического кристалла.

Именно в таком контексте в торжествующей физике эпохи возник второй демон. Коробочка, из которой он выпрыгнул, была изготовлена Карно, Клаузиусом, Майером и некоторыми другими — речь идет о термодинамике. Ее второе начало, в частности, утверждает, что всякая работа сопровождается рассеянием энергии. Такой ее деградации и превращению в тепло соответствует рост энтропии, то есть беспорядка в системе: примененное к Вселенной в целом второе начало предполагает неизбежность «тепловой» смерти, когда вся механическая энергия рассеется в виде тепла. Поначалу казалось, что термодинамика полностью согласуется с идеей детерминизма, ибо будущее всей Вселенной предопределено. Но как же согласовать обратимость уравнений ньютоновской механики с термодинамической необратимостью? С одной стороны, необратимость как будто бы полностью соответствует нашему повседневному опыту: эмбрион развивается в младенца, младенец превращается во взрослого человека — и никогда наоборот… Но с другой стороны, биологическая необратимость явно противоречит второму началу термодинамики. требующему возрастания беспорядка в системе, так как организмы, эволюционируя, не становятся со временем менее развитыми. Этот парадокс времени — объясняемый тем. что живые существа не являются «изолированными системами» и поэтому к ним второе начало неприменимо, — привлекал некоторых мечтателей от физики. Джеймс Клерк Максвелл, основатель электродинамики, пытался найти способ показать несостоятельность второго начала. Он представил себе камеру, разделенную на две части перегородкой и заполненную газом из моекул, имеющих различные скорости, а у отверстия в перегородке — демона (лорд Кельвин решил демонизировать невинное существо, придуманное Максвеллом), играющего в швейцара и услужливо открывающего клапан в отверстии при виде молекулы со скоростью выше средней, чтобы она смогла проскочить из правой части в левую. Медленные молекулы остаются в правой части. В конце концов, как объяснял Максвелл, газ в левой части будет становиться все более и более горячим (состоящим из быстрых молекул), а в правой — все более и более холодным (состоящим из медленных молекул), вопреки второму началу термодинамики. А все благодаря «уму маленького наблюдательного существа».