6. Глава 1 Детерминизм и причинность в современной физике. Динамические и статистические законы

1. Понятие закона

Одной из наиболее актуальных проблем современного естествознания и, в частности физики, остается вопрос о природе причинности и причинных отношениях в мире. Более конкретно этот вопрос в физике формулируется в проблеме соотношения динамических и статистических законов с объективными закономерностями. В решении этой проблемы возникли два философских направления - детерминизм и индетерминизм, занимающие прямо противоположные позиции. Детерминизм- это философское учение об объективной закономерной взаимосвязи и взаимообусловленности явлений материального и духовного мира. Центральным ядром детерминизма служит положение о существовании причинности, т.е. такой связи явлений, в которой одно явление при вполне определенных условиях с необходимостью порождает, производит другое явление [3; с. 15].

Современный детерминизм предполагает наличие разнообразных объективно существующих форм взаимосвязи явлений, многие из которых выражаются в виде соотношений, не имеющих непосредственно причинного характера, т.е. прямо не содержащих в себе моментов порождения, производства одного другим. Сюда входят пространственные и временные корреляции, функциональные зависимости, отношения симметрии и т.п. Особенно важным в современной науке оказывается вероятностные соотношения, формулированные на языке статистических распределений и статистических законов. Однако все формы реальных взаимосвязей явлений в конечном счете складываются на основе всеобще действующей причинности, вне которой не существует ни одного явления действительности, в том числе и такие события, в совокупности которых выявляются статистические законы.

Принципиальным недостатком прежнего детерминизма было то, что он ограничивался одной непосредственно действующей причинностью, к тому же трактуемый чисто механически; в нем отрицалась объективная природа случайности, вероятность выводилась за пределы детерминизма, статистические связи принципиально противопоставлялись материальной детерминации явлений. Связанный с метафизическим материализмом прежний детерминизм не мог быть последовательно реализован в ряде важных отраслей науки о природе, в особенности социальной жизни и явлений сознания. Эффектное проведение идей детерминизма здесь стало возможным только благодаря диалектическому и историческому материализму.

Ядром марксисткой концепции социального детерминизма является признание закономерного характера общественной жизни. Это, однако, не означает, что ход истории предопределен заранее и осуществляется с фатальной необходимостью. Законы общества, определяя основную линию исторического развития, вместе с тем не предопределяют многообразие деятельности каждого отдельного индивида. В общественной жизни постоянно складываются различные возможности, осуществление которых во многом зависит от сознательной деятельности людей. Детерминизм не только не отрицает свободы, но, напротив, предполагает способность человека к выбору мотивов и целей деятельности.

Детерминизму противостоит индетерминизм, отказывающийся от признания причинности вообще или, по крайней мере, её всеобщности. Другой формой отрицания детерминизма является идеалистическая телеология, провозглашающая, будто течение всех процессов предопределяется действием нематериального «целенаправленного начала». Стимулом для оживления индетерминистических воззрений в 1-й четверти 20 века послужил факт возрастания в физике роли статистических закономерностей, наличие которых было объявлено опровергающим причинность. Однако диалектико-материалистическая трактовка соотношения случайности и необходимости, категорий причинности и закона, развитие квантовой механики, раскрывшей новые виды объективной причинной связи явлений в микромире, показали несостоятельность попыток использовать наличие вероятностных процессов в фундаменте микромира для отрицания детерминизма.

Эволюционная теория Дарвина, давшая материалистические объяснения относится к целесообразности в живой природе, развитие кибернетики, создавшей учение о саморегулирующихся системах, нанесли сокрушительный удар по идеалистической телеологии, фатализму, учениям о предопределении и подтвердили правильность всех принципиальных посылок о современном диалектико-материалистическом детерминизме.

Принцип детерминизма служит руководящим началом во всех областях научного знания, эффективным орудием постижения истины.

Индетерминизм - это философское учение и методологическое познание, которое отрицает познавательную ценность причинного объяснения в науке. В истории философии, начиная с др. греческой философии вплоть до настоящего времени, индетерминизм и детерминизм выступают как противостоящие концепции по проблемам обусловленности воли человека, его выбора, проблеме ответственности человека за совершенные им поступки. Индетерминизм трактует волю как автономную силу, утверждает, что принципы причинности не применялись к объяснению человеческого выбора и поведения, обвиняет сторонников детерминизма в фотолизме. Марксизм исходит из того, что детерминизм не только не предполагает фотолизам, а напротив, именно дает почву доразумного действия [3; с. 16].

В современной буржуазной философии получили распространение различные формы индетерминизма. Так баденская школа неохамтианства ограничивала принцип детерминизма только областью наук о природе и отрицала его применимость к «наукам о духе». Неопозитивизм, прагматизм и персонализм пытаются ограничить детерминизм только логической сферой.

Проблема индетерминизма и детерминизма стала особенно актуальной в связи с развитием современной квантовой физики. Было установлено, что принципы классического детерминизма не пригодны для характеристики процессов микромира. В связи с этим предпринимались попытки истолкования основных законов квантовой теории в духе индетерминизма и агностицизма. При этом одна из исторических форм детерминизма, а именно механический детерминизм, отождествлялась с детерминизмом вообще. Трудности в осмыслении проблем причинности в современной физике имели своим следствием усиление тенденций к индетерминизму в современной буржуазной философии. Так, Б.Рассел, Х.Рейхенбах, Ф.Франк утверждают, что детерминизм вообще не имел научной ценности; аксиома причинности, по их мнению, не входит в состав даже классической физики, ибо утверждение о причинности не может быть сведено к отношению между наблюдаемыми фактами, поскольку результаты измерения носят характер вероятностного распределения. Выражением индетерминизма были идеи о «свободе воли» электрона, о том, что единичные микроявления управляются телеологическими силами

Диалектический материализм, отвергая индетерминизм, в то же время показывает, недостаточность прежних механических представлений о детерминизме и на основе достижений современных естественных и общественных наук формируют новое обобщенное представление о детерминизме. В современной физике идея детерминизма выражается в признании существования объективных физических закономерностей и находит свое более полное и общее отражение в фундаментальных физических теориях. Фундаментальные физические теории (законы) представляют собой совокупность наиболее существенных знаний о физических закономерностях. Эти знания не являются исчерпывающими, но на сегодняшний день они наиболее полно отражают физические процессы в природе. В свою очередь, на основе тех или иных фундаментальных теорий формулируются частные физические законы типа: закон Архимеда, закон Ома, закон электромагнитной индукции и т. д. [4; с. 278]. Ученые-науковеды едины во мнении, что основу любой физической теории составляют три главных элемента: 1) совокупность физических величин, с помощью которых описываются объекты данной теории (например, в механике Ньютона - координаты, импульсы, энергия, силы);

2) понятие состояния;

3) уравнения движения, то есть уравнения, описывающие эволюцию состояния рассматриваемой системы. Динамический закон - это физический закон, отображающий объективную закономерность в форме однозначной связи физических величин, выражаемых количественно. Динамической теорией является физическая теория, представляющая совокупность динамических законов. Исторически первой и наиболее простой теорией такого рода явилась классическая механика Ньютона. Она претендовала на описание механического движения, то есть перемещения в пространстве с течением времени любых тел или частей тел относительно друг друга с какой угодно точностью. Какую роль современная физика отводит классической механике и физике? Разумеется, они сохраняют свое практическое значение в той области явлений, для описания которой они были созданы и в которой их справедливость подтверждается опытом. Открытие квантов ни в коей мере не нарушает законов падения тел или законов геометрической оптики. Всякий раз, когда с определенной степенью точности подтверждается какой-либо закон (а всякий результат может быть проверен лишь с определенной точностью), можно утверждать, что этот результат в основном является окончательным и никакие последующие теории его не смогут опровергнуть. Если бы это было не так, то никакая наука вообще не могла бы развиваться. Однако может так случиться, что появление новых экспериментальных данных или новых теорий приведет к тому, что найденные ранее законы будут рассматриваться лишь как некоторое приближение. Иными словами, при увеличении точности измерений справедливость их, в конце концов, нарушается. Такие случаи неоднократно встречались в истории развития науки. Из законов геометрической оптики, например, известно, что закон прямолинейности распространения света, хотя он и был проверен с большой степенью точности и считался вначале совершенно точным, оказался верным лишь приближенно. Это стало ясным после открытия явления дифракции и установления волновой природы света. Именно таким путем последовательных приближений, устраняя внутренние противоречия, и может развиваться наука. Поэтому в современной физике под классической механикой понимают механику материальной точки или системы материальных точек и механику абсолютно твердого тела. Для расчета движения должна быть известна зависимость взаимодействия между частицами от их координат и от скоростей. Тогда по заданным значениям координат и импульсов всех частиц системы в начальный момент времени второй закон Ньютона позволяет однозначно определить координаты и импульсы в любой последующий момент времени. Это позволяет утверждать, что координаты и импульсы частиц системы полностью определяют ее состояние в механике. Любая механическая величина, представляющая для нас интерес (энергия, момент импульса и т.д.), выражается через координаты и импульс. Таким образом, определяются все три элемента фундаментальной теории, какой является классическая механика. Другим примером фундаментальной физической теории динамического характера может служить электродинамика Максвелла. Здесь объектом исследования является электромагнитное поле. Тогда уравнения Максвелла представляют собой уравнения движения для электромагнитной формы материи. При этом структура электродинамики в самых общих чертах повторяет структуру механики Ньютона. Уравнения Максвелла позволяют по заданным начальным значениям электрического и магнитного полей внутри некоторого объема однозначно определить электромагнитное поле в любой последующий момент времени [4; с. 280].

Другие фундаментальные теории динамического характера имеют ту же структуру, что и механика Ньютона, и электродинамика Максвелла. К их числу относятся: механика сплошных сред, термодинамика и общая теория относительности (теория гравитации). Метафизическая философия считала, что все объективные физические закономерности (и не только физические) имеют точно такой же характер, что и динамические законы. Иначе говоря, не признавались никакие другие виды объективных закономерностей, кроме динамических закономерностей, выражающих однозначные связи физических объектов и описывающих их абсолютно точно посредством определенных физических величин. Отсутствие такого полного описания трактовалось как недостаток наших познавательных способностей. Абсолютизация динамических закономерностей и, следовательно, механического детерминизма, обычно связывается с П.Лапласом, которому принадлежит уже цитированное нами знаменитое высказывание о том, что если бы нашелся достаточно обширный ум, которому были бы известны для любого данного момента все силы, действующие на все тела Вселенной (от самых больших ее тел до мельчайших атомов), а также их местоположение, если бы он смог проанализировать эти данные в единой формуле движения, то не осталось бы ничего, что было бы недостоверным, и ему было бы открыто как прошлое, так и будущее Вселенной. Согласно провозглашенному Лапласом принципу, все явления в природе предопределены с «железной» необходимостью. Случайному, как объективной категории, нет места в нарисованной Лапласом картине мира. Только ограниченность наших познавательных способностей заставляет рассматривать отдельные события в мире как случайные. В силу этих причин, а также отмечая роль Лапласа, классический механический детерминизм называют еще жестким или лапласовским детерминизмом. Необходимость отказа от классического детерминизма в физике стала очевидной после того, как выяснилось, что динамические законы не универсальны и не единственны и что более глубокими законами природы являются не динамические, а статистические законы, открытые во второй половине 19 века, особенно после того, как выяснился статистический характер законов микромира. Но даже и при описании движения отдельных макроскопических тел осуществление идеального классического детерминизма практически невозможно. Это хорошо видно из описания постоянно меняющихся систем. Вообще начальные параметры любых механических систем невозможно фиксировать с абсолютной точностью, поэтому точность предсказания физических величин со временем уменьшается. Для каждой механической системы существует некоторое критическое время, начиная с которого невозможно точно предсказать ее поведение. Несомненно, что лапласовский детерминизм с определенной степенью идеализации отражает реальное движение тел и в этом отношении его нельзя считать ложным. Но абсолютизация его как совершенно точного отображения действительности недопустима. С утверждением главенствующего значения статистических закономерностей в физике исчезает идея всеведущего сознания, для которого абсолютно точно и однозначно детерминированы судьбы мира, тот идеал, который был поставлен перед наукой концепцией абсолютного детерминизма.