Различие динамических и статистических закономерностей изменений природных объектов

          Соотношение динамических и статистических законов. 

           В физике существует два типа физических законов (теорий): динамические и статистические. 

           Динамический закон — это физический закон, отображающий объективную закономерность в форме однозначной связи физических величин, выражаемых количественно. Динамическая теория — это физическая теория, представляющая совокупность динамических законов. Исторически первой и наиболее простой теорией такого рода явилась классическая механика Ньютона. 

            Долгое время считалось, что никаких других законов, кроме динамических, не существует (механический детерминизм). Это было связано с установкой классической науки на механистичность и метафизичность, со стремлением построить любые научные теории по образцу механики Ньютона. 

            В середине XIX в. в физике были сформулированы законы, предсказания которых являются вероятными. Они получили название статистических законов. Так, в 1859 г. была доказана несостоятельность позиции механического детерминизма: Максвелл при построении статистической механики использовал законы нового типа и ввел в физику понятие вероятности. Это понятие было выработано ранее математикой при анализе случайных явлений. 

            Максвеллу удалось показать, что случайное поведение отдельных молекул подчинено определенному статистическому (вероятностному) закону. 

            Статистические законы, в отличие от динамических, отражают связь статистических распределений физических величин. Но это такой же однозначный результат, как и в динамических теориях. Ведь статистические теории, как и динамические, отображают необходимые связи в природе, а они не могут быть выражены иначе, чем через однозначную связь состояний. Различается только способ фиксации этих состояний. 

            Сразу же после появления в физике понятия статистического закона возникла проблема существования статистических закономерностей и их соотношения с динамическими законами и закономерностями. 

            К началу XX в. стало очевидно, что нельзя отрицать роль статистических теорий в описании физических явлений. Появлялось все больше статистических законов, а все теоретические расчеты, проведенные в рамках них, полностью подтверждались экспериментальными данными.      Результатом стало выдвижение теории равноправия динамических и статистических законов: они рассматривались как равноправные, но относящиеся к различным явлениям. Считалось, что каждый тип закона имеет свою сферу применения, и они взаимно дополняют друг друга. Обычно говорили, что индивидуальные объекты, простейшие формы движения должны описываться с помощью динамических законов, а большая совокупность этих же объектов, высшие, более сложные формы движения — статистическими законами. 

          Ситуация в науке кардинально изменилась после возникновения и развития квантовой теории. Она привела к пересмотру всех представлений о роли динамических и статистических законов в отображении закономерностей природы. Был обнаружен статистический характер поведения отдельных элементарных частиц, но никаких динамических законов в квантовой механике открыть не удалось. Таким образом, сегодня большинство ученых рассматривают статистические законы как наиболее глубокую, общую форму описания всех физических закономерностей. 

            После создания квантовой механики можно утверждать, что динамические законы представляют собой первый, низший этап в познании окружающего нас мира, а статистические — более полно отражают объективные связи в природе, являясь более высокой ступенью познания.    Только последние способны отразить случайность, вероятность, играющие огромную роль в окружающем нас мире.

            Рассматривая проблему соотношения между динамическими и статистическими закономерностями, современная наука исходит из концепции примата статистических закономерностей¹. Не только динамические, но и статистические законы выражают объективные причинно-следственные связи. Более того, именно статистические закономерности являются фундаментальными, более глубокими по сравнению с динамическими закономерностями, они ярче выражают указанные связи.

             Современную концепцию детерминизма можно сформулировать следующим образом: динамические законы представляют собой первый, низший этап в процессе познания окружающего мира; статистические же законы более совершенно отображают объективные связи в природе: они являются следующим, более высоким этапом познания.

             В качестве примера динамических законов можно назвать закон Ома, выражающий зависимость сопротивления от его состава, площади поперечного сечения и длины. Этот закон охватывает множество различных проводников и действует в каждом отдельном проводнике, входящем в это множество. Статистический характер имеет, например, взаимосвязь изменений давления газа и его объема при постоянной температуре, выявленная Бойлем и Мариоттом. Данная закономерность имеет место лишь в массе хаотически перемещающихся молекул, составляющих тот или иной объем газа.

                  Статистическими являются законы квантовой механики, касающиеся движения микрочастиц; они не в состоянии определить движение каждой отдельной частицы, но определяют движение группы, того или иного множества.

                   В отличие от динамических законов, статистические законы не позволяют точно предсказать наступление или ненаступление того или иного конкретного явления, направление и характер изменения тех или иных его характеристик. На основе статистических закономерностей можно определить лишь степень вероятности возникновения или изменения соответствующего явления. Динамические теории не противостоят статистическим, а включаются в рамки последних как предельный случай. Это хорошо видно на примере классической механики; которую можно рассматривать как предельный случай квантовой механики².

                    Таким образом, согласно современной научной концепции, можно говорить о всеобщности, универсальности вероятностного подхода. Это означает, в частности, что деление фундаментальных теорий на динамические и статистические является, строго говоря, условным. Фактически все фундаментальные теории должны рассматриваться как статистические. Например, классическую механику с полным основанием следует считать статистической теорией, так как лежащий в ее основе принцип наименьшего действия имеет вероятностную природу, потому что, согласно принципу минимума энергии, состояние с наименьшей энергией оказывается наиболее вероятным.

                Методологические вопросы современной физики органически связаны с вопросами материалистической диалектики. Развитие современной физики основано на диалектике необходимого и случайного, сохранения и изменения, единичного и общего и т. д. Современная физика пришла к выводу о фундаментальности вероятностных закономерностей. Наука рассматривает два основных типа причинно-следственных связей и соответственно два типа закономерностей - динамические и статистические.          Изучение истории возникновения фундаментальных физических теорий позволяет сделать вывод, что динамические теории соответствовали первому этапу в процессе познания природы человеком, тогда как на следующем этапе главную роль стали играть статистические теории.  
 
 
 
 

                                   Список литературы:  
 
 
 

1. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. М.: 1997
2. MirSlovarei.com. 2000—2010 «Мир словарей» — коллекция словарей и энциклопедий.
3. КСЕ. Курс лекций.  Хорошавина С. Г. 4-е. изд. — Ростов на Дону: Феникс, 2005. — 480 с.
4. КСЕ. Самыгин С.И., общ. ред. 4-е изд., перераб. и доп. — Ростов на Дону: «Феникс», 2003. — 448 с.