[ Предыдущий раздел ] [ Следующий раздел ] [ На оглавление книги ] [ На главную страницу сайта ]

§ 1. О механизме образования моделей реальности разных уровней

Мы говорили, что макроскопический (термодинамический) контроль над системой, управление ею с целью получения известных результатов осуществляются с помощью макропараметров, таких, как объем, давление, температура. Но на самом деле это, конечно, иносказание. Управление с помощью макропараметров осуществляется только в идеальной схеме термодинамики, в теории или в наших обыденных представлениях, являющихся незеркальным отражением происходящего. Действительные воздействия на систему происходят на том уровне, который реально, объективно существует, в модели - на уровне механики частиц.

Мы говорим, например, об измерении давления, которое существует в каком-то объеме. Но в конкретной работающей тепловой машине такие замеры производить совершенно необязательно. Для нее важны лишь имеющиеся запасы кинетической энергии частиц и данная организация работы (главное - некоторое однообразие движений поршня, не обусловленное ничем сверх энергии рабочего тела), откуда следует особый характер результатов. Мы же знаем, что рабочее тело состоит из отдельных частиц, которые движутся намного быстрее поршня, и знаем, почему получаются результаты определенного класса, характерные для машины, а не все возможные при данных «первоначалах». Мы можем ввести параметры макроскопических состояний и процессов и через них весьма обобщенно, так, что описание будет применимо и для ряда других возможных реальных (микро)систем, описать некоторые силовые и энергетические аспекты процесса и его результатов. В данной схеме организации машины эти результаты будут единственными. Другие, в принципе допустимые тем, что, как мы знаем, рабочее тело состоит из частиц и, вообще говоря, возможна другая организация движений поршня, в схеме, соответствующей идеальной машине, неизвестны, не существуют. Весь «ее» мир ограничен ее возможностями. Вся работа происходит так, что ее можно отразить с помощью как бы все время существующих и закономерно изменяющихся параметров макроскопического состояния.

С более глубокой, «истинной», микроскопической точки зрения все эти результаты могут быть получены и описаны при учете структуры рабочего тела и типичного характера движений поршня без обращения к представлениям о существовании макросостояния с его специфическими параметрами и управления им с помощью воздействий на эти параметры. Неточность наблюдений (вместе с выбором наиболее «гладких» описаний) способна привести к ненаблюдаемости различия в результатах, вызванного разницей в начальных микросостояниях, и скрыть неизбежные отклонения от предельных (по адиабатичности и малости частиц), но практически недостижимых результатов, свойственных идеальной термодинамике.

Таким образом, для объяснения характерных результатов термодинамики нет необходимости в обращении к таким понятиям, как макроуровень, макросостояние и макропараметры. И при функционировании машины, строго говоря, происходит, конечно, не работа давления рабочего тела при изменении его объема, а работа конкретных частиц в конкретные моменты в конкретных местах поршня при его движении. Термодинамика оказывается лишь схемой, описывающей сглаженные неточностью наблюдения результаты реальных действий при определенных ограничительных условиях на эти действия и структуру рабочего тела.

Итак, термодинамика не порождается ни микросистемой, которая может дать массу и не характерных для термодинамики вариантов поведения и результатов, которые выбрасываются из рассмотрения конечными способностями или выбором наблюдателя, ни даже конкретными обстоятельствами, в которые ставится микросистема в тепловой машине, так как никогда эти обстоятельства не становятся предельными, достаточными для необходимого термодинамике вырождения зависимости результатов от конкретного микросостояния, что за систему и реальные «конечные» (не предельные) обстоятельства доделывает наблюдатель с его конечными требованиями к точности результатов.

Определенный тип выявленного макроповедения и соответствующего ему макроописания возникает на базе как «истинно» реальных законов, т.е. в связи с поведением «истинных» «первоначал» в той или иной обстановке, так и в связи с «искусственными» обстоятельствами, не существующими без «наблюдателя», к каковым относятся следующие. Первое: отбор (создание) из всех в принципе допускаемых «первоначалами» условий и ситуаций только определенных, характерных, в которых эти «первоначала» соответственно себя ведут и приводят к состояниям некоторого ограниченного класса, так что выделяется некоторая ограниченная область условий и событий. Второе: специфическое рассмотрение происходящего, первой чертой которого (рассмотрения) является (а) отбор для наблюдений не всего действительно происходящего и получающегося во всей его полноте, а лишь важного в некотором отношении (так, для термодинамики несущественна окраска машин), что обязательно сопряжено с работающей и в других направлениях второй чертой - (б) не абсолютной точностью наблюдения, позволяющей, не обращая внимания на мелкие подробности, обобщать разные, строго говоря, ситуации и результаты, организуя и объединяя их в некоторое новое, не существующее само по себе целое; третьей чертой рассмотрения происходящего является (в) экстраполяция получаемых выводов на более широкие условия, часто практически вынужденная, так как на данном этапе об этих более широких условиях вообще пока ничего не известно, так что создается впечатление, что получаемая система выводов относится к самой реальности и с соответствующей стороны ее исчерпывает.

Таким образом, роль наблюдателя в порождении явлений более высокого уровня по сравнению с (определенно существующим лишь в модели) первичным уровнем сводится к 1) преднамеренному или вынужденному отбору ограниченного круга условий опытов с «первоначалами» (никогда никакой класс опытов, составляющих базу более макроскопического уровня, не является исчерпывающим); 2) отбору в результатах только конкретно интересующего, замечаемого (также вынужденно или преднамеренно - результат эффективно одинаков) - превышающего порог «интереса» (в первую очередь - точность наблюдения).

Часть условий опытов и наблюдений может быть имитирована в математике с помощью пределов, ликвидирующих зависимость наблюдаемых явлений от части параметров первичного уровня. Но все же в пределах отражаются не все средства и способы деятельности с материалом, в рамках которой возникает макроскопика. Остается относительность макроскопических результатов (и макротеории) к конкретному типу расположения опытов. Но если уж при данном типе постановки опытов все остальное может быть переведено на язык пределов, то тогда возникает замкнутый, самостоятельный, как бы ни с чем не связанный круг макроскопических явлений, параметров и связывающих их законов.

Более высокий уровень не сводится (не редуцируется) к более низкому (глубокому), не может быть получен через прямые, безусловные функции от параметров более низкого уровня, как, скажем, в модели автоматически получалось бы электрическое поле зарядов при задании их координат: есть какое-то расположение зарядов - значит есть соответствующее поле. Образовывать макросостояние - не свойство частиц и не следствие их свойств ни при каком их количестве и ни при каком их расположении. Это и есть несводимость макроскопического уровня к микроскопическому.

Представление о том, что статистика (и термодинамика) отображает исключительно собственное поведение макротел, лишь огрубляя его описание и переводя на вероятностный язык, неверно. У материальных тел, состоящих из многих частиц, нет, строго говоря, иных собственных свойств, кроме тех, которые обусловлены конкретной их микроструктурой. Тогда никаких специфических законов типа необратимости процессов самих по себе нет и они не могут появиться ни при каком фиксированном качестве описания. В указанном представлении не отражена ограниченность самих опытов. Макроскопические особенности и закономерности условны в отличие от безусловных (в модели) микроскопических закономерностей. Макросостояние без контроля и безотносительно к нему не существует.

Выходит, роль наблюдателя не сводится, как это обычно представляют, к пассивному созерцанию всего, что происходит, а весьма конструктивна. Очевидно, эта конструктивность особенно важна при работе с бесконечно сложной реальностью, когда только ограничение круга оцениваемых ситуаций и обращение внимания только на отдельные стороны эффектов при пренебрежении всеми остальными вместе с определенным обобщением дает возможность выделить какие-то структуры и получить полезные заключения.

Появление тех или иных структур отражает как объективную реальность, так и субъективный уровень. Некоторый уровень отражения (описания) реальности и, соответственно, его параметры, структуры, объекты выделяются двумя факторами: 1) характером реального материала и 2) целью, способом, средствами и условиями работы с ним. Без цели неопределим отбор наблюдаемого. Так, все движения в тепловой машине могут быть обычными, но рассмотрение происходящего в принципе возможно на предельно точном уровне, тогда ничего кроме механики частиц не обнаружится. Можно вообще не обращать на машину внимания, тогда она просто не будет для нас существовать ни как термодинамическая система, ни как механическая, однако она будет существовать сама по себе как механическая система. В формальной схеме выделения уровней описания явное наличие цели действий необходимо. В реальности роль цели, определяющей отбор опытов, средств, способов и наблюдаемых конкретной деятельности с материалом эффективно могут играть имеющиеся на данный момент возможности, не позволяющие работать более тщательно и при более широких условиях, чтобы можно было видеть ограниченность и обусловленность получаемых в данной деятельности эффектов, которые, таким образом, на данном этапе будут выглядеть как абсолютные, ничем, кроме самой природы, не обусловленные.

Итак, при работе с реальностью с помощью определенных средств выделяются характерные структуры и связи, совокупность которых образует некоторый уровень описания, отражения реальности. Различные уровни, структуры, аспекты, выделяемые деятельностью, относительно самостоятельны, так как отвечают различным методам работы с реальностью, но, с другой стороны, они и не оторваны друг от друга абсолютно как ввиду единой материальной основы мира, так и из-за связи, непротиворечивости различных способов и средств деятельности (что в конечном счете проистекает из той же причины).

Так, уровень механики частиц в отличие от термодинамического уровня абсолютно самостоятелен исключительно в модели, где первичность механики просто постулируется. Реально же уровень механических частиц так же выделяется особой деятельностью из бесконечного материального субстрата, в действительности не разделенного четко на отдельные частицы. А реальное, практическое выделение термодинамического уровня не нуждается в предварительном или каком-то ином выделении уровня частиц. Каждый из уровней может быть практически выделен самостоятельно, независимо от выделения другого. Оказывается лишь, что их возникновение возможно одновременно, чему служит причиной взятие в качестве материала работы одного и того же субстрата. Поэтому, хотя они и относительно самостоятельны, между ними может быть установлена связь, причем при ее установлении все видимые на первый взгляд противоречия, появляющиеся при подходе к ним как вполне самостоятельным и независимым, должны быть устранены. Однако связь между различными уровнями описания одного и того же субстрата вовсе не прямая, как это предполагается в так называемом редукционистском подходе. Более глубокий (более подробный, более микроскопический) уровень сам не может породить менее глубокого уровня. Один уровень не может быть сведен к другому. Но, конечно, эта несводимость не означает их бессвязности. Связь между ними должна устанавливаться в соответствии с тем, как они в действительности возникают: при учете не только свойств конкретного реального материала, с которым происходила работа, но и конкретного характера деятельности, выделившей данные уровни.

Разумеется, по отношению к уровням, выделенным в реальной практике, невозможно строго провести такое согласование. Для него необходимо точно знать истинный первичный уровень, т.е. недостижимую абсолютную истину. Это можно проделать только в модели, где первичный уровень явно постулирован. Другими словами, истинный материал приближенно заменяется модельным, моделируются обстоятельства работы с ним, проводится необходимый отбор наблюдаемых, характер и поведение наблюдаемых сравниваются с обнаруживаемыми экспериментально (или в соответствующей макротеории). В такой схеме за неустраненные несоответствия с экспериментом будут отвечать или недостаточная адекватность реальности модельных «первоначал», или неточное отражение в формальной рабочей схеме реального механизма деятельности, выделившей анализируемый уровень, или, конечно, все эти причины вместе.

В действительности мы практически смогли выделить уровень классической механики, работая, конечно, не с модельным миром, в котором точно справедлива квантовая механика, а с реальным, где последняя тоже была выделена, но уже в деятельности, характеризующейся по меньшей мере большей точностью а также большей широтой условий и обстоятельств. То, что оба этих уровня выделены на основе работы с одной и той же реальностью, позволяет искать между ними связь. Но эта связь, очевидно, не прямая, соединяет не только структуры одних лишь этих уровней. Они связываются между собой обязательно через деятельность субъекта: анализ механизма связи должен явно и существенно учитывать формообразующий фактор конкретных видов деятельности, породивших на одном и том же материале два разных уровня описания реальности. Не зная точно реального мира, мы и не можем строго решить такую задачу. И не зная пока ничего о субквантовом уровне, мы даже не можем ничего сказать о том, что привело к выделению квантовой механики. Но в модельном случае, когда первичным полагается квантовый уровень, вопрос о возникновении классической механики может и должен быть полностью решен.

Так уж исторически повелось, и это понятно, что теории, которые стараются свести (редуцировать) к более глубоким основаниям, относят к более высокому уровню, чем те, через которые их пытаются теоретически получить и объяснить. Так сказать, редукция направлена вглубь, вниз. Но в то время как с высоким обычно ассоциируется большая универсальность и мощь, в действительности более высокие («надстроечные») уровни, выделяемые естествознанием, беднее более основательных и глубоких в объективном отношении, так как они есть более сильные обобщения, а любое обобщение, поскольку оно выбрасывают частности, выходящие за определенный круг, есть упрощение. Так, термодинамика беднее и уже механики как по границам применимости, так и по разнообразию отражаемых эффектов (что, впрочем, почти одно и то же) и возможных результатов при соответствующих действиях. С другой стороны, при теоретическом выводе теорий более высокого уровня из более элементарных требуется большее участие субъективного. В этом плане более основательные и фундаментальные теории точнее и шире отражают объективное состояние материальных вещей, хотя и возникают при более тщательной и изощренной деятельности того же субъекта.

Некоторый уровень отражения реальности оказывается более глубоким, чем другой тогда, когда деятельность на менее глубоком может быть расчленена и смоделирована с помощью элементов, возникающих на более «микроскопическом» уровне. В этом случае знание более микроскопического уровня и правильное применение схемы деятельности (вместе с характерной точностью) позволяет хотя бы в принципе предсказывать результаты более макроскопических уровней и более осознанно планировать целенаправленную деятельность. В таком конструктивном положении - смысл проникновения вглубь природы. Только не следует забывать, что деятельность на одном уровне не сводится лишь к элементам из другого уровня или их комбинациям. Сами по себе законы одних уровней могут не чувствовать в явном виде законов других уровней. Поэтому настоятельной задачей для адекватного применения структур, объектов и законов любых уровней является тщательный анализ места этих уровней и уместное их использование.

[ Предыдущий раздел ] [ Следующий раздел ] [ На оглавление книги ] [ На главную страницу сайта ]