Гельфер Я.М. История и методология термодинамики и статистической физики (1185114), страница 93

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 93)

Естественно, что это обстоятельство не могло не сказаться и на философском мышлении естествоиспытателей, которые уверовали в абсолютную универсальность динамических законов. На этой почве, как известно, и возникло понятие механической причинности нее обобщение в дальнейшем — понятие динамической закономерности. Лаплас был первым ученым, обобщившим возможности динамики Ньютона в общий философский «принцип механической причинности». К концу ХЪ'Н! в. математическая сторона механики была разработана весьма фундаментально. Исходя из основных дифференциальных уравнений движения, записанных на основе законов Ньютона, зная действующие на данную систему силы и начальные значения координат и скоростей тел, образующих эту систему, можно было однозначно определить траекторию движения в любой наперед заданный момент времени.

Это обстоятельство, распространенное Лапласом на Вселенную в предположении, что она состоит из тел, движение которых подчинено законам Ньютона, привело его к следующему заключению: «Ум, которому были бы известны для какого-либо данного .чомента все силы, одушевляющие природу, и относительное положение всех ее составных частей, если бы вдобавок он оказался достаточно ооширным, чтобы подчинить зги данные анализу, обнял бы в одной форлтуле движения величайших тел Вселенной наравне с движениями мельчайших атомов: не осталось бы ничего, что было бы для него недостоверным, и будущее, так же как и прошедшее, предстало бы перед его взором., Ум человеческии в совершенстве, которое он сумел придавать астрономаи, дает нам представление о слабом наброске того разума,.

Все усилия духа в поисках истины постоянно стремятся приблизить его к разуму, о котором мы только что упоминали, но от которого он остается всегда бесконечно далеким» ь'. Таким образом, для лапласовского «сверхсущества» ничего во Вселенной не было неожиданного, поскольку для него было бы все заранее предопределено как в будущем, так и в прошлом. та Лаплас П. Опыт философии теории вероятностей.

М., 1908, с. 9 — 1О. 341 Такая точка зрения получила наименование л а п л а с о в с к ог о (или механического) д е т е р м и н и з м а. В более широком плане, если отвлечься от конкретизации механического движения системы, будущее поведение которой определяется заданием начальных условий, мы приходим на ° этой основе к д и н а м и ч еской закономерности: при заданных внешних воздействиях начальное состояние однозначно предопределяет будуи4ее поведение системы.

То, что динамическими закономерностями не исчерпываются все виды причинной связи в физике, стало ясно после открытия Больцмана. Если на ранней ступени развития молекулярно-кинетической теории использование с т а т и с т и к и представлялось лишь средством, которое ученые вынуждены были привлекать в силу ограниченности человеческих возможностей, то в связи с исследованиями Больцмана эта точка зрения на роль вероятностных представлений в физике оказалась несостоятельной. Действительно, поскольку в этот период механический детерминизм представлялся единственным видом причинной связи, то предполагалось, что если бы было возможно проследить за траекторией каждой молекулы, то будущее состояние молекулярной системы можно было бы определить, не прибегая к методам теории вероятностей. Считалось также возможным сведение статистических закономерностей к динамическим (вспомним многочисленные попытки сведения второго начала термодинамики к общим динамическим принципам).

Нужно сказать, что одна из причин достаточно длительной живучести этой точки зрения заключалась в том, что сами статистические закономерности были впервые получены на основе динамических уравнений механики. В связи с этим обстоятельством долгое время было распространено мнение, что законы классической механики являются первичными законами, в то время как статистические закономерности, описывающие поведение большого ансамбля частиц, являются производными от механических законов.

Тем самым искажалось действительное положение вещей — соотношение между динамическими и статистическими закономерностями. Став на такую точку зрения в соответствии с лапласовским детерминизмом, мы заключаем, что любое последующее событие предопределено предшествующим событием, в то время как случайное событие появляется за счет недостаточности нашего знания начальных условий и поэтому не имеет объективного характера.

Подобные взгляды встречаются и в настоящее время среди позитивистов всех толков и направлений, хотя для большинства физиков и философов взаимоотношение между двумя видами закономерностей вполне очевидно. Есть, правда, и другая точка зрения, согласно которой статистические законы более фундаментальны, чем динамические. Эта точка зрения получила распространение в связи с развитием квантовой механики. Точка зрения диалектического материализма заключается и 342 том, что признание динамической закономерности основной, первичной формой закономерностей природы, к которой в конечном итоге можно свести все другие виды закономерностей, в том числе и статистическую закономерность, несостоятельно. Действительное же взаимоотношение указанных двух видов закономерностей таково.

Динамические и статистические закономерности неотделимы друг от друга и не сводятся одна к другой, Динамические закономерности отражают те случаи причинной связи, когда основную роль в поведении данной системы играют начальные условия, а статистические закономерности — те случаи причинной связи, которыев своих основных чертах обусловлены массовым характером явлений или процессов. Особенность статистической закономерности в том, что здесь уже индивидуальные свойства отдельных ингредиентов оттесняются как бы на задний план. Следовательно, случайная закономерность отражает объективно существующие связи большой совокупности случайных событий. В связи с этим следует отметить, что утверждение некоторых позитивистов относительно того, что с открытием статистических закономерностей в природе всеобщий принцип причинности потерпел крах, неверно.

Напротив, этот принцип получил новое развитие и обогатился новым содержанием. Необратимость и время Проблема необратимости как в термодинамическом, так н в статистическом аспектах связана с общефилософскими и методологическими проблемами, в частности с п р о б л е м о й в р е м е н и. Надо сказать, что эта проблема в различных своих проявлениях интересовала философов еще с античных времен. Много позже она привлекла к себе внимание и физиков, которые вполне естественно связали ее с проблемой необратимости.

Один из важнейших вопросов, относящихся к проблеме времени,— это вопрос о том, почему время имеет только одно определенное направление. Его ре. шение имеет непосредственное отношение к термодинамике и статистической физике. Следует подчеркнуть, что в рассматриваемой проблеме, так же как и в других кардинальных философских проблемах, точки зрения динамического материализма и позитивизма кардинально различны. Диалектический материализм исходит из необходимости комплексного рассмотрения всей проблемы времени.

С этой точки зрения проблема направленности времени есть лишь один из аспектов общей проблемы. В этом плане рассматривается и п р ич и н н о с т ь как проявление объективно существующих связей в природе, а причина и следствие — как определенные звенья в общей цепи развития материи. Таким образом, вопрос о направленности времени связывается,как с общим принципом причинности, так и со всем ходом развития материи. Напротив, позитивизм в этом вопросе игнорирует идею развития материи в целом и решает проблему направленности времени на пути развития статистических концепций Л. Больцмана. В качестве примера можно сослаться на исследование немецкого позитивиста Г.

Рейхенбаха ~50) . Одним из основных стимулов, побудивших физиков серьезно заняться проблемой времени, явилась теория относительности. До этого она была уделом философов. После публикации основополагающих работ А. Эйнштейна появился поток исследований физиков, математиков и астрономов, и проблема времени предстала в совершенно новом аспекте.

Что же касается непосредственно вопроса о направленности времени, то со времени Больцмана попытка его решения связыврется со статистическими закономерностями термодинамики. Именно великого австрийского теоретика и следует считать автором,так называемой статистической концепции времени. В развитой им флуктуационной гипотезе, призванной спасти мир от тепловой смерти, впервые одностороннее течение времени объяснялось результатом перехода мира из менее вероятного в более вероятное состояние. Таким образом, согласно Больцману, макроскопическое время имеет существенно статистический характер.

Но,.как было показано выше, уже дискуссии с Лошмидтом и Цермело показали наличие значительных трудностей в концепции Больцмана и необходимость более детального рассмотрения связей между динамическими .и статистическими закономерностями. От этого зависел ответ на вопрос: достаточно ли статистической интерпретации принципа возрастания энтропии для объяснения одностороннего хода времени? Действительно указанные дискусспи выявили вполне реальные сомнения; элементарные молекулярные процессы, подчиняющиеся законам классической механики и в совокупности проявляющие себя в виде термодинамических процессов, противоречат общей тенденции перехода системы из менее вероятного в более вероятное состояние.

Характеристики

Список файлов книги