Проблема «необратимости времени» и «физика неравновесных процессов» И. Пригожина
Интересное переплетение синергетики, математики, физики и философии мы находим у И. Пригожина. Логика его собственного развития и исходная постановка проблем у него тесно связаны с физикой, и сам он всячески избегает термина «синергетика».
Он называет создаваемую им науку «физикой неравновесных процессов», считая ее «обобщением физики». Он рассматривает ее как развитие физики, как обобщение квантовой механики и космологии, как «взаимосвязь между двумя основными областями теоретической физики — динамикой и термодинамикой», которая «затрагивает смысл времени» [Пригожий, 1985, с. 160].Однако наш анализ, использующий аппарат гл. 7, показывает, что он создает лишь новый раздел физики. Исходным моментом такой (ПИО-типа) деятельности часто является тот или иной «конструктивный парадокс», который в итоге преобразуется в новые «первичные идеальные объекты» (подобное преобразование для случая квантовой механики было рассмотрено в предыдущей главе). Для И. Пригожина таким «конструктивным парадоксом» служит проблема необратимости времени. «Мотивацией нашей работы был парадокс времени», — говорит он [Пригожий, 1994, с. 10].
' Обычно «необратимость времени» пытаются объяснить с помощью механических («динамических» — на языке И. Пригожи- на) первичных идеальных объектов (ПИО) в рамках ВИО-типа работы, например, пытаются свести необратимость к явлению, связанному, скажем, с тем или иным усреднением-огрублением (как в известном методе Боголюбова [Боголюбов, 1946])1. Приго- жин вслед за А. Бергсоном, Г. Рейхенбахом и др. исходит из того, что необратимость — это принципиально немеханическое свойство, и вводит его конструктивно как новый элемент нового ЯРН в ходе ПИО-типа работы.
Делает он это следующим образом. Строя свою «неравновесную физику», он исходит из сложившейся статистической физики (классической и квантовой). Он кладет в основание своего математического представления широко используемое в статистической физике представление функции распределения (плотности вероятности или матрицы плотности соответственно в классическом и квантовом случаях).
Последняя определяется выражениемР„а6л = f р(Р, q)F(p, q)dpdq = Sp{p(t)F0" Ь
где FHa6jl — измеряемая макровеличина, F(p,q) — соответствующее ей «микрозначение» (Рп — отвечающий ей оператор в квантовом случае), матрица плотности р является математическим образом состояния системы. Изменение р(/) определяется уравнением движения, главным элементом которого является гамильтониан Н — математический образ системы.
Отталкиваясь от этой структуры, Пригожин создает новое математическое представление, вводя в математическом слое супероператоры и операторы с комплексными собственными значениями в «оснащенных» пространствах. С их помощью путем введения мнимой добавки того или иного знака в резонансном знаменателе (или более общей процедуры комплексизации собственных значений) в математическом слое И. Пригожин осуществляет центральную для себя процедуру хронологизации. Это
«в общем случае приводит к принципиально вероятностной эволюции с нарушенной симметрией во времени» и задает «стрелу времени» (нарушающую симметрию во времени и обеспечивающую необратимость) и приводит к неустойчивости, хаотичности, времени релаксации [Пригожий, 1994, с. 147, 194, 197, 202, 129].‘Так, через мнимую часть собственного значения оператора В математическом слое И. Пригожин ввел в свою модель необратимость — специфический термодинамический элемент физической модели. По сути, И. Пригожин применяет тот же метод Затравочной классической модели, который был проанализирован при рассмотрении квантовой механики: берется «затравочная модель» из известных разделов «динамической» физики (типич- яый пример — система взаимодействующих частиц) и для нее составляется гамильтониан, который вместе с функцией распределения посредством определенных процедур переводят в новое яо сравнению с «затравочным» математическое представление с новым уравнением движения, приводящим к новому типу поведения.
I Таким образом, Пригожин разработал значительно более общую, чем больцмановская, процедуру построения неравновесной статистической физики1. Но созданная им неравновесная физика не позволяет «слить в единое целое динамику, статистическую механику и термодинамику» [ Там же, с. 178], которые остаются разными разделами физики. Более того, он четко указывает границу между динамической и статистической Механиками. В классическом случае это — деление на определенные типы устойчивых и неустойчивых систем[CCXIX] [CCXX] [CCXXI] [CCXXII]. Точнее, при-
южинская «неравновесная физика» рассматривает лишь так называемые большие системы Пуанкаре (БСП). В квантовом случае — системы с непрерывным неограниченным спектром типа «частицы в поле». Для систем с дискретным спектром, для которых и на которых и создавалась квантовая механика, нельзя ввести супероператор микроскопической энтропии[CCXXIII] [Пригожин, 1985, с. 274—275] — и, следовательно, их нельзя рассматривать в рамках пригожинской «неравновесной физики», несмотря на то что в математическом слое гильбертово пространство, используемое в квантовой механике, оказывается частным (вырожденным) случаем «оснащенного» пространства пригожинской «неравновесной физики».
Исходя из этого анализа, рассмотрим приведенные выше основные заявления Пригожина. Начнем с центральной для него постановки проблемы «необратимости времени». Он сводит ее к ответу на вопрос: «Как возможно, что исходя из программы (программа для ЭВМ является эквивалентом уравнения движения. — АЛ.), составленной на основе классической динамики, мы получаем эволюцию с нарушенной симметрией во времени?» [Пригожий, 1994, с.
128]. Это старый вопрос: «Как обратимые по времени и «детерминистические» уравнения (законы) движения классической и квантовой механики (олицетворяемые для И. Пригожина траекториями и волновыми функциями) переходят в необратимые по времени и «несводимо» вероятностные описания в неравновесной термодинамике?» Этот вопрос возникает при попытке вывода термодинамики или статистической физики из механики многочастичных систем — ансамблей частиц (при посредстве теоремы Лиувиля). Но такого вывода не существует. Термодинамика и статистическая физика — целостные разделы физики, рассматривающие немеханические явления. В их основании лежат постулаты, отсутствующие в механике. Попытки же вывести их из механики мотивированы лаплассионизмом и отсутствием в рефлексии различения ПИО- и ВИО-типов деятельности. И. Пригожин действительно построил «мост» между динамикой и термодинамикой [Там же]gt; но не совсем в том смысле, как он говорил, — не в смысле обоб- шения-развития физики как «взаимосвязи между двумя основными областями теоретической физики — динамикой и термодинамикой», которая «затрагивает смысл времени» [Пригожий, 1985, с. 160]. Суть созданного им «моста» состоит в «методе затравочной модели», дающем не обобщение классической механики, а способ построения нового раздела физики. Его «физика неравновесных процессов» — не «обобщение квантовой механики и космологии», а еще один раздел физики, являющийся обобщением кинетической теории Больцмана.Что же касается «квантового парадокса» (так И. Пригожин называет проблему «редукции (коллапса) волновой функции»), проанализированного выше, то никакого утверждаемого им прорыва, как и принципиальной победы эйнштейновской интерпретации квантовой механики, у него нет. Из того, что в математическом слое математический образ пространства состояний в «динамической» физике оказывается частным (вырожденным) случаем математического образа пространства состояний в «неравновесной физике», не следует, что в слое физической модели эйнштейновские ансамбли (так называемая статистическая интерпретация, к которой тяготеет И. Пригожин) получают преимущество по сравнению с «копенгагенской интерпретацией». Указанный им переход в математическом слое вполне соответствует описанию модели отдельных частиц в модельном слое. Таким образом, пригожинскую «брюссельскую» интерпретацию квантовой механики можно рассматривать как разновидность «статистической» интерпретации.
Еще по теме Проблема «необратимости времени» и «физика неравновесных процессов» И. Пригожина:
- I БОЛЬШАЯ ПРЕЛЮДИЯ ВРЕМЯ И ОПЫТ НИЧТО
- Проблема «необратимости времени» и «физика неравновесных процессов» И. Пригожина
- Бифуркации, неустойчивость и самоорганизация в естественной науке и натурфилософии
- Биосфера как космопланетарная геосистема Земли
- 3.3. Категории и принципы синергетического подхода в социогуманитарном знании