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

Критика оснований статистической механики и термодинамики в пунктах их согласования с механикой началась с самого возникновения этих теорий и не прекращалась никогда. Основные пункты критики - несовместимость статистической вероятности с детерминированностью механики и противоречие закона возрастания энтропии сохранению в соответствии с уравнениями механики фазового объема, логарифмом которого она определяется. Парадоксы Гиббса, новые разрешения которых предлагаются до сих пор, подвергают сомнению и внутреннюю непротиворечивость статистической и термодинамической теорий. В разрешении этих трудностей всегда присутствовали явные натяжки, причем проблема выглядела тем более загадочной, что все эти трудности возникали уже для предельно простой системы из набора частиц в ящике, отчетливо просматривающейся во всех отношениях, так что, казалось, и решение должно было бы быть таким же простым, естественным и ясным. В такой ситуации в качестве первой и непосредственной была поставлена задача подробного, достоверного и бесспорного определения исходного выражения для энтропии системы частиц в ящике.

Первоначальные поиски (не отpаженные в книге) свелись к попыткам построить выражение для энтропии как какой-то функции от состояния частиц, учитывающей их расположение внутри объема. На этот путь толкала как обычная идеология классической физики, согласно которой физические величины полностью порождаются наблюдаемым объектом и соответственно строятся как функции состояния изучаемой системы в некоторых обстоятельствах, так и обычные интуитивные представления о поведении энтропии в зависимости от степени равномерности распределения частиц по координатам внутри заключающего их объема: сконцентрированы частицы в малой области - энтропия мала, разбегаются по объему - она возрастает. Однако определения, с течением времени все более усложнявшиеся, неизбежно оказывались не единственными и не обязательными. Особенно трудно совмещалась оценка равномерности распределения по объему с необходимостью учесть объем как скаляр (число), каким он выступает в статистике и термодинамике. Так продолжалось до тех пор, пока «решения» не стали такими изощренными, что стало очевидным, что система по своей простоте их не заслуживает и что этот путь - тупиковый. В сущности все усилия были потрачены на то, чтобы в согласии со стандартным пониманием энтропии как логарифма вероятности состояния оценить нетривиальным образом в действительности нулевую вероятность любого заданного расположения точек в объеме.

Затем как в связи со смутным пониманием, что должна быть какая-то затравочная ненулевая область - ведь нельзя же, в самом деле, для известных комбинаторных оценок вероятности состояния продлевать разбиение объемов на части до бесконечности, - так и из-за некоторой свободы для движения частиц между их ударами о стенки была предпринята попытка найти, в чем и как в наблюдениях проявляется эта свобода. Так была обнаружена ненулевая неточность с размерностью действия. Сразу же стало ясно, что, во-первых, она тесно связана с энтропией, и, во-вторых, она оценивает не саму по себе систему, а контроль над ней со стороны «наблюдателя» с помощью объема и давления. Все остальное было менее принципиальным и касалось только конкретных уточнений и согласований.

По сравнению с классической физикой теперь появились два новых связанных между собой момента. Классической механике соответствует нулевая неточность в действии. Именно в связи с таким ее характером обнаружение в реальности ненулевого планковского кванта действия вызвало в свое время шок, не вполне прошедший и до сих пор. Теперь же, это первое, и в классической модели фазовая точка системы частиц в некотором смысле расплылась, т.е. и классическая физика оказалась не вовсе чуждой неопределенности в действии. Во-вторых, в разряд физических величин, традиционно считавшихся более или менее точно описывающими внешний по отношению к наблюдателю материальный мир, вошла характеристика, описывающая не сам этот внешний мир, а связь с ним субъекта, и без субъекта вообще не существующая. Аналогично тому, как полтоpа века назад было показано в экономике, что деньги - это не вещь, а общественное отношение, тепеpь показано, что энтpопия - это не собственное свойство вещи, а наше к ней отношение. Стало понятным, что детерминизм и вероятность, обратимость и необратимость существуют в разных сферах, говорят о разном и поэтому могут без противоречий существовать одновременно. Детерминизм и обратимость в классической модели присущи самой системе. Вероятность же отображает неоднозначность, не полную определенность с точки зрения действующего субъекта результатов не вполне точного контроля над системой, а необратимость есть обобщение результатов неточных наблюдений поведения приготовленных неравновесных состояний в течение времен, малых по сравнению с периодами возврата исходных состояний. Прежние анализы (исключая работы Смолуховского) оснований статистики не различали в достаточной мере разницу уровней описания, что приводило к неустранимым противоречиям. Парадоксы Гиббса снялись обоснованным сужением области приложения, для которой пишется выражение энтропии, и более конкретным учетом обстоятельств, порождающих аддитивность энтропии. И в этом вопросе проблемы возникали в основном из-за смешивания возможностей, которые может дать в основе своей механическая система, с теми, которые реально обеспечивает относительно грубый контроль над системой с помощью термодинамических параметров объема и давления.

Как итог выработалось представление о механизме формирования объектов и структур, обнаруживаемых физикой и представлявшихся нам как объекты и структуры чисто объективного материального мира. Сами по себе, четко определенные и отграниченные, как отдельные вещи или их связи и характеристики они не существуют. Это мы видим изучаемый материал в форме этих объектов. Мы их выделяем в том или ином всегда неисчерпаемом материале соответственно нашим целям и средствам работы с ним. Мы их формируем как упрощенные, приблизительные обобщения некоторых избранных, а не всеобъемлющих и исчерпывающих результатов работы с материалом в ограниченном круге условий с помощью параметров, также приближенно и обобщенно описывающих реальный контроль над материалом. В формирование объектов физики дают вклад как сам материал, так и способ обращения с ним.

Более глубокие, более подробные свойства материала выявляются при более изощренной и тонкой работе с ним. Соответственно, наиболее точные и объективные знания о нем появляются при наибольшей работе субъекта. Информация о предельно доступной в данное время микроскопической структуре вещества всегда выглядит как информация о безусловном и чисто объективном, без какого-либо искажения его воздействиями субъекта, поскольку более детальный анализ пока невозможен и внутренняя структура элементов этого уровня ненаблюдаема. С другой стороны, физические структуры более высоких уровней обычно представляются более сложными и требующими от человека больших усилий для овладения ими. Так, механика по-видимому проста, а статистическая физика по Гиббсу - довольно крепкий орешек. Такое кажущееся противоречие возникает вследствие смешивания результатов реальной деятельности различного рода сложности с теоретическим анализом причин этих результатов. Так, известные специфические результаты применения тепловой машины могут быть получены - и получались - с помощью достаточно простых действий без всякого более подробного микроскопического анализа, на основе опыта, приобретенного на этом же макроскопическом уровне. Природа позволяет выделить этот уровень без какого-либо нашего сознательного обращения к более микроскопическому уровню и тем более к самому глубокому (т.е. к абсолютной истине). Она здесь действует конструктивно не только в плане допущения соответствующих конкретных объективных событий, но и разрешая нам быть довольными - чего могло и не быть, правда, без этого не было бы и нас - любым из конечного спектра получаемых результатов деятельности. Если же попытаться построить макроуровень в теоретической схеме с помощью элементов более микроскопического уровня, то потребуются, как известно, значительные усилия, так что кажется, что достижение макроуровня - задача более сложная и, соответственно, требует больших усилий субъекта. Но, если можно так выразиться, появление макроуровня требует в целом больших усилий от природы, чтобы образовать и предъявить человеку соответствующие этому уровню результаты, а для человека непосредственная практическая работа на этом уровне и получение характерных для него результатов требует меньших усилий и относительно проста.

Может возникнуть вопрос: как понимать уточнение знания об объективном состоянии материального мира, если более подробная и тонкая информация получается с возрастанием усилий субъекта по ее получению и должна предъявляться вместе с указанием этих усилий, будучи в этом смысле все более и более условной. Не вдаваясь в длинные рассуждения, отметим, во-первых, что информация в принципе не может быть высказана и передана иначе как через указание элементов и результатов деятельности: внедеятельностная информация невозможна, а прежний идеал описания свойств и состояний объекта как безотносительных к чему-либо другому вообще несостоятелен. Во-вторых, все же ясно, что уточнение условий, в которых получены результаты, означает и уточнение знания об измеряемом. Выводы, полученные при грубом контроле, не требующем особых стараний и аккуратности, и дают грубую, как бы усредненную по неточности контроля информацию об истинном состоянии материала. Если с материалом не работать, то его состояние не искажается, но и остается неизвестным.

Заметны некоторые общие черты описанной здесь схемы формирования состояния на некотором уровне из элементов более глубокого уровня с помощью подходящих средств, искажающих, вообще говоря, в какой-то мере отражение реальности, и схемы образования состояния в квантовой механике в результате процесса измерения, накладывающего на результат неустранимый отпечаток. И в классическом случае применение средств, характерных для выбранного уровня, дает (по крайней мере для некоторой области условий) объекты и их связи, свойственные этому уровню, но не более глубокому, «истинному» уровню. «Истинный» уровень при таких средствах (например, уровень механических частиц при грубом термодинамическом контроле) может быть совершенно не заметен, подобно тому, как в квантовой механике вообще не существует событий типа отдельного попадания электрона в какое-то место экрана, а событием является вероятность попадания в некоторую область. Говорят, что квантовая механика запрещает задавать вопросы (т.е. считает их бессмысленными) об уточнении информации о состоянии по сравнению с нормальной квантовомеханической, например, о скрытых параметрах. Это вполне логично. Если ее схема замкнута, то она и должна так делать. Но это не означает, что она полна, т.е. других событий и на самом деле не может быть. Если исходить из квантовой механики, то нельзя сомневаться в универсальности и неразложимости постоянной Планка. Однако, разумеется, доказательство полноты квантовой механики на основании самой квантовой механики тавтологично и относиться к нему надо соответственно.

Таким образом, оказалось, что и в классической физике выявляются эффекты, подобные неустранимым квантовомеханическим влияниям процесса измерения на оценку контролируемого состояния. Но в отличие от квантовой механики здесь их появление вызвано не присутствием природной универсальной константы, которую в принципе нельзя игнорировать или уменьшить, а механизмом процесса познания неисчерпаемой реальности в конечной практике, допускающим уточнение знания. Такая интерпретация выглядит более глубокой и общей, чем связанная с учетом влияния постоянной Планка. Не исключено, что когда-нибудь можно будет вывести постоянную Планка из более основательных величин и некоторых конкретных обстоятельств ее появления. Тогда процесс измерения в квантовой механике, сейчас упрощенно представляемый как только объективный процесс взаимодействия системы с прибором без всякого участия субъекта, станет более обусловленным и менее абсолютным по сравнению с нынешним, т.е. окажется частным случаем общего механизма измерений и усвоения субъектом их обобщенных результатов, а схема формирования объектов, разработанная здесь на классической модели, в главных чертах сохранится.

Как представляется, поставленные вначале физические проблемы в основном удовлетворительно разрешены. Это же относится и к некоторым более широким методологическим вопросам. Но, разумеется, в методологическом плане всплывают новые проблемы, особенно в связи с пониманием живого. Однако эти проблемы - более глубокого уровня, и реальные столкновения с ними - дело, по-видимому, даже не завтрашнего дня. Приходится пока довольствоваться полученным. Человек не в состоянии достичь полной ясности на все случаи жизни и на все времена и вынужден неизбежно ограничиваться временными решениями все новых и новых задач в pасшиpяющемся кpуге деятельности.

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