22. И. Пригожий и и. Стенгерс о новом взгляде на время в работе «Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой»

• О каких подходах к пониманию времени говорит И Р Пригожий? В чем их суть и принципиальные различия?

• Какое значение для понимания мироздания имеет открытие универ­сальных постоянных?

• Чем определяется объективность описания? Как трактуется объек­тивность в классической и неклассической физике?

• В чем состоит основная идея квантовой механики? Что нового вносит квантовая механика в картину мира?

• Каково познавательное значение принципа дополнительности?

Основная литература

Пригожий И Переоткрытие времени/И Пригожий, И Стенгерс//Порядок из хаоса Новый диалог человека с природой / И Пригожий, И Стенгерс М, 2001 С 275—297

Дополнительная литература Молчанов Ю.Б. Сверхсветовые скорости, принцип причинности и направле­ние времени // Вопросы философии. 1998. № 8. Хокинг С. Стрелы времени // Природа. 1990. № 1.

Пригожий И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой <М., 2001. С. 295—297>

§6. Неравновесная Вселенная

Две научные революции <...> начались с попыток включить в общую схе­му классической механики универсальные постоянные с и п. Это повлекло за собой далеко идущие последствия. <...> Вместе с тем нельзя не отметить, что другие аспекты теории относительности и квантовой механики свидетельству­ют об их принадлежности к мировоззрению, лежащему в основе ньютоновской механики. В особенности это относится к роли и значению времени. Коль скоро в квантовой механике волновая функция известна в нулевой момент времени, то ее значение \|/(г) определено в любой момент времени t — как в прошлом, так и в будущем. Аналогичным образом в теории относительности статиче­ский, геометрический характер времени часто подчеркивается использовани­ем четырехмерных обозначений (трех пространственных измерений и одного временного). Как точно заметил Минковский в 1908 г., «отныне пространство само по себе и время само по себе должны обратиться в фикции и лишь некото­рый вид соединения обоих должен еще сохранить самостоятельность».

Но за последние пятьдесят лет ситуация резко изменилась. Квантовая те­ория стала основным средством при рассмотрении элементарных частиц и их превращений. Описание фантастического многообразия элементарных час­тиц, обнаруженных за последние годы, увело бы нас далеко в сторону от на­шей основной темы.

<...> Опираясь на квантовую механику и теорию относительности, Дирак предсказал существование античастиц: каждой частице с массой т и зарядом е соответствует античастица с массой т и зарядом противоположного знака. Предвидение Дирака подтвердилось: к настоящему времени на ускорителях высоких энергий получены позитроны (античастицы электронов), а также ан­типротоны. Антиматерия стала обычным предметом исследования в физике элементарных частиц. При столкновении частицы и античастицы аннигилиру­ют с выделением фотонов — безмассовых частиц света. Уравнения квантовой теории симметричны относительно замены частиц античастицами или, точнее, относительно более слабого требования, известного под названием СРТ-сим-метрии. Несмотря на СРТ-симметрию, между частицами и античастицами в окружающем нас мире существует замечательная дисимметрия. Мы состоим из частиц (электронов, протонов). Что же касается античастиц, то они остают­ся своего рода лабораторными «раритетами». Если бы частицы и античастицы сосуществовали в равных количествах, то все вещество аннигилировало бы. Имеются веские основания полагать, что в нашей галактике антиматерия не существует, но не исключено, что она существует в других галактиках. Можно представить себе, что во Вселенной действует некий механизм, разделяющий частицы и античастицы и «прячущий» последние где-то далеко от нас. Однако более вероятно, что мы живем в несимметричной Вселенной, в которой мате­рия преобладает над антиматерией.

Как такое возможно? Модель, объясняющая наблюдаемую ситуацию, была предложена А.Д. Сахаровым в 1966 г. В настоящее время проблема отсутствия симметрии в распределении материи и антиматерии усиленно разрабатывается. Существенным элементом современного подхода является утверждение о том, что в момент образования материи Вселенная должна была находиться в не­равновесных условиях, поскольку в состоянии равновесия из закона действия масс <...> следовало бы количественное равенство материи и антиматерии.

В этой связи мы хотели бы подчеркнуть, что неравновесность обретает ныне новое, космологическое измерение. Без неравновесности и связанных с ней необратимых процессов Вселенная имела бы совершенно иную структуру. Материя нигде не встречалась бы в заметных количествах. Повсюду наблюда­лись бы лишь флуктуации, приводящие к локальным избыткам то материи, то антиматерии.

Из механической теории, модифицированной с учетом существования уни­версальной постоянной Л, квантовая теория превратилась в теорию взаимо­превращения элементарных частиц. В ходе предпринятых в последнее время попыток построить единую теорию элементарных частиц высказыва­лась гипотеза о том, что все элементарные частицы материи, включая протон, нестабильны (правда, время жизни протона достигает колоссальной величи­ны — 10³⁰лет). Механика, наука о движении, вместо того чтобы соответство­вать фундаментальному уровню описания, низводится до роли приближения, пригодного к использованию лишь вследствие огромного времени жизни та­ких элементарных частиц, как протоны.

Аналогичным трансформациям подверглась и теория относительности. <...> Теория относительности начинала как геометрическая теория, сильно ак­центировавшая свой безвременной характер. Ныне теория относительности является основным инструментом исследования тепловой истории Вселенной, позволяющим раскрыть те механизмы, которые привели к наблюдаемой ныне структуре Вселенной. Тем самым обрела новое значение проблема необра­тимости времени. Из области инженерии, прикладной химии, где она была сформулирована впервые, проблема необратимости распространилась на всю физику — от теории элементарных частицдо космологии.

Если к оценке квантовой механики подходить, имея в виду главную тему нашей книги, то основной заслугой ее следует считать введение вероятности в физику микромира. Вероятность, о которой идет речь, не следует путать со стохастическими процессами, описывающими химические реакции <...>. В квантовой механике волновая функция эволюционирует во времени детер­министическим образом, за исключением тех моментов, когда над квантовой системой производится измерение.

Мы видим, что за пятьдесят лет, прошедших со времени создания кванто­вой механики, исследования неравновесных процессов показали, что флукту­ация, стохастические элементы важны даже в микроскопическом масштабе. <...> Продолжающееся ныне концептуальное перевооружение физики ведет от детерминистических обратимых процессов к процессам стохастическим и необратимым. Мы считаем, что в этом процессе квантовая механика занимает своего рода промежуточную позицию: она вводит вероятность, но не необра­тимость. Мы ожидаем, <...> что следующим шагом будет введение фундамен­тальной необратимости на микроскопическом уровне. В отличие от попыток восстановить классическую ортодоксальность с помощью скрытых перемен­ных мы считаем, что необходимо еще дальше отойти от детерминистических описаний и принять статистическое, стохастическое описание.

Какое значение имеет квантовая механика в изучении неравновесных процессов? Как изменился облик физики в связи с переходом к изучению неравновесности?