Основное содержание проблем детерминизма и причинности

 Динамическими  называют законы, отражающие объективную  закономерность в форме однозначной  связи физических величин. Динамическая  теория — это теория, представляющая  совокупность физических законов. 

 Статистические  законы — это такие законы, когда любое состояние представляет  собой вероятностную характеристику  системы. Здесь действуют статистические  распределения величин. Это означает, что в статистических теориях  состояние определяется не значениями  физических величин, а их распределениями.  Нахождение средних значений  физических величин — главная  задача статистических теорий. Вероятностные  характеристики состояния совершенно отличны от характеристик состояния в динамических теориях. Статистические законы и теории являются более совершенной формой описания физических закономерностей, так как любой известный сегодня процесс в природе более точно описывается статистическими законами, чем динамическими. Различие между ними в одном — в способе описания состояния системы. 

 Смена динамических  теорий статистическими не означает, что старые теории отменены и сданы в архив. Практическая их ценность в определенных границах нисколько не умаляется. При разговоре о смене теорий имеется в виду, в первую очередь, смена глубоких физических представлений более глубокими представлениями о сущности явлений, описание которых дается соответствующими теориями. Одновременно со сменой физических представлений расширяется область применения теории. Статистические теории расширяются на больший круг явлений, недоступных динамическим теориям. 

 Понятие энтропии  — меры хаоса — связано  с развитием термодинамики и  формулированием ее двух основных  законов. 

 Первый закон  термодинамики является законом  сохранения энергии применительно  к тепловым процессам. Этот  закон утверждает невозможность  создания вечного двигателя первого  рода, который бы производил работу  без подведения энергии. 

 Этот закон  утверждает, что тепловая энергия,  подведенная к замкнутой системе,  расходуется на увеличение ее  внутренней энергии и работу, производимую против внешних  сил. 

 Согласно первому  закону термодинамики, могут протекать  только такие процессы, при которых  полная энергия системы остается  постоянной. Например, превращение  тепловой энергии полностью в  механическую не связано с  нарушением первого закона термодинамики,  но тем не менее оно невозможно. Второй закон термодинамики еще больше ограничивает возможности процессов превращения. 

 Второй закон  термодинамики утверждает, что не  может быть создан вечный двигатель  второго рода, который бы производил  работу за счет тепла окружающей  среды, без каких-либо изменений  в окружающих телах. То есть  в природе не может быть  процессов, единственным результатом  которых было бы превращение  теплоты в работу. Этот закон  утверждает, что во всех явлениях  природы теплота сама переходит  от более нагретых тел к  менее нагретым. Если система замкнута и невозможны никакие ее самопроизвольные превращения, то энтропия достигает максимума. Состояние с наибольшей энтропией соответствует статическому равновесию. Энтропия является мерой вероятности осуществления данного термодинамического состояния или мерой отклонения системы от статического равновесия. 

 Второй закон  термодинамики можно сформулировать  как закон, согласно которому  энтропия теплоизолированной системы  будет увеличиваться при необратимых  процессах или оставаться постоянной, если процессы обратимы. Это положение  касается только изолированных  систем. 

 Второй закон  термодинамики говорит о том,  что в замкнутой системе при  отсутствии каких-либо процессов  не может сама по себе возникнуть  разность температур, т.е. теплота  не может самопроизвольно перейти  от более холодных частей к более горячим. 

 Согласно второму  закону термодинамики, любые замкнутые  системы должны перейти в более  вероятное состояние, характеризуемое  термодинамическим равновесием  с наименьшей свободной энергией  и с наибольшей величиной энтропии. Поэтому явление спонтанного (самопроизвольного) перехода вещества из симметричного состояния в асимметричное, сопровождаемое повышением упорядоченности и энергетического уровня системы и понижением ее энтропии, кажется просто нереальным. Однако трудности термодинамического характера в вопросе происхождения жизни до сих пор не определены. Решения пока нет. 

 Существует точка  зрения, что второй закон термодинамики  не применим к живым системам, так как они не являются  замкнутыми системами. Живые системы  — это открытые системы. Энтропия  живых молекул весьма низка  и имеет тенденцию к понижению.  Этот факт сегодня является  общепризнанным, а ее асимметрия  не есть состояние нарушения  равновесия, отсутствия структурности  или беспорядка, а есть состояние  динамического равновесия и упорядоченности,  более сложной структурности  и более высокого энергетического  уровня. Это то самое крайне маловероятное состояние, которое заставляет усомниться в абсолютности знания. Возрастание энтропии и говорит о необходимости поиска новой физической теории или биологической закономерности, описывающей это состояние. 

 В мировом процессе  развития принцип минимума диссипации  энергии играет особую роль. Суть  его: если допустимо не единственное  состояние системы, а целая  совокупность состояний, согласных  с законами сохранения и принципами, а также связями, наложенными  на систему, то реализуется  то состояние, которому соответствует  минимальное рассеивание энергии,  или, что то же самое, минимальный рост энтропии («рыба ищет, где глубже, а человек — где лучше»). 

 Принцип минимума  диссипации энергии является  частным случаем более общего  принципа «экономии энтропии». 

 В природе все  время возникают структуры, в  которых энтропия не только  не растет, но и локально уменьшается.  Этим свойством обладают многие  открытые системы, в том числе  и живые, где за счет притока  извне вещества и энергии возникают  так называемые квазистационарные (стабильные) состояния. 

 Таким образом,  если в данных конкретных условиях  возможны несколько типов организации  материи, согласующихся с другими  принципами отбора, то реализуется  та структура, которой соответствует  минимальный РОСТ энтропии. Так  как убывание энтропии возможно  только за счет поглощения  внешней энергии, то реализуются  те из возможных форм организации  материи, которые способны в  максимальной форме поглощать  энергию. 

 Область применения принципа минимума диссипации энергии непрерывно расширяется. На протяжении всей истории человечества стремление овладеть источниками энергии и вещества было одним из важнейших стимулов развития и устремления человеческих интересов. И поэтому всегда было источником разнообразных конфликтов. 

 По мере развертывания  научно-технического прогресса,  истощения природных ресурсов  возникает тенденция к экономному  расходованию этих ресурсов, возникновению  безотходных технологий, развитию  производства, требующего небольших  энергозатрат и материалов. 

 Если говорить  об иерархии принципов отбора, то он играет роль как бы  завершающего, замыкающего принципа: когда другие принципы не выделяют  единственного устойчивого состояния,  а определяют целое их множество,  то этот принцип служит дополнительным  принципом отбора. Проблема экономии  энтропии, этой меры разрушения  организации и необратимого рассеяния  энергии, решается в мире живой  природы. Существует теорема о  минимуме воспроизводства энтропии, которая утверждает, что производство  энтропии системой, находящейся  в стационарном состоянии, достаточно  близком к равновесному состоянию,  минимально. Этот принцип можно  рассматривать в качестве универсального. В живом веществе он проявляется не как закон, а как тенденция. В живой природе противоречие между тенденцией к локальной стабильности и стремлением в максимальной степени использовать внешнюю энергию и материю является одним из важнейших факторов создания новых форм организации материального мира. 

 Редукционизм — стремление свести объяснение сложного через более простое. Это есть некоторый своеобразный образ мышления, и он пронизывает все науки, в разной степени, но все. Редукционизм есть способ сведения сложного к анализу явлений более простых и является мощнейшим средством исследования, Он позволяет изучать явления самой различной физической природы. Часть физиков глубоко убеждены, что все свойства микромира уже закодированы в моделях микромира. Редукционизм как особенность мышления возник, вероятно, в процессе эволюции, однако прививается человеку в процессе обучения — это объяснение «на пальцах». 

 Модельные конструкции  физиков — это и есть редукционизм. Он породил своеобразный метод, анализа, позволяющий связывать надежными логическими переходами различные этажи этого здания моделей, которое выстраивается физикой. Он позволяет изучить сложные явления самой различной физической природы. Однако было бы ошибкой считать, что он является универсальным и любые сложные явления могут быть познаны с помощью расчленения их на части и исследования их отдельных составляющих. 

 Явление редукционизма достаточно глубоко проникло в различные области естествознания. Б. Рассел сказал однажды, что, как это ни удивительно, но все свойства живого существа можно предсказать однажды, ибо они однозначно определяются особенностями электронных оболочек атомов, в него входящих.