Обложка книги «Николис Г. Конец определенности. Время, хаос и новые законы природы»

  • Название:

    Николис Г. Конец определенности. Время, хаос и новые законы природы

  • Размер: 1.27 Мб
  • Формат: DJVU
  • или


Краткий отрывок из начала книги (машинное распознавание)
RSdZ
The End of
CERTAINTY
Time, Chaos and the
New Laws of Nature
ILYA PRIGOGINE
In coUabration with Isabelle Stengers
THE FREE PRESS
New York London Toronto Sidney Singapore
1997
Илья Пригожий
КОНЕЦ
ОПРЕДЕЛЕННОСТИ
Время, хаос и новые законы природы
Перевод с английского
Ю. А. Данилова
Редакция журнала
«Регулярная и хаотическая динамика»
Ижевск 1999
УДК 530.14
Пригожий И.
Конец определенности. Время, хаос и новые законы природы. —
Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика». — 2000. 208 стр.
На рубеже веков рассматриваются вопросы будущего науки, в особеннос-
особенности физики и математики. Подход И. Пригожина связан с изучением сложных
систем и его применением к реальному миру, познанию всех уровней приро-
природы. Книга открывает новый диалог человека с природой.
Адресована широкому кругу читателей.
ISBN 5-93972-016-1
© Пригожий И., 2000
© Перевод на русский язык Ю.А.Данилова, 2000
© НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000
Дизайнер М. В. Ботя
Технический редактор А. В. Широбоков
Компьютерная подготовка: С. В. Высоцкий
О. В. Максимова
Компьютерная графика К. В. Шащенко
Корректор М. А. Ложкина
Лицензия ЛУ №084 от 03.04.00. Подписано к печати 11.09.00.
Формат 60 х 841/16. Печать офсетная. Усл. печ. л. 12,09. Уч. изд. л. 12,71.
Гарнитура Computer Modern Roman. Бумага офсетная №1.
Тираж 1200 экз. Заказ №
Научно-издательский центр «Регулярная и хаотическая динамика»
426034, г. Ижевск, ул. Университетская, 1.
http://www.rcd.com.ru. E-mail: borisov@uni.udm.ru.
Отпечатано в полном соответствии с качеством
предоставленных диапозитивов в ГИПП «Вятка».
610033, г. Киров, ул. Московская, 122.
Содержание
От автора 6
Предуведомление читателям 8
Введение. Новая рациональность? 9
Глава 1. Дилемма Эпикура 15
Глава 2. Всего лишь иллюзия? 55
Глава 3. От случайности к необратимости 69
Глава 4. Законы хаоса 83
Глава 5. За пределами законов Ньютона 98
Глава 6. Единая формулировка квантовой теории 116
Глава 7. Наш диалог с природой 135
Глава 8. Предшествует ли время существованию Вселен-
Вселенной? 143
Глава 9. Узкой тропой 159
Примечания 165
Толковый словарь терминов 179
Предметный указатель 183
От автора
Эта книга имеет несколько необычную историю. Первоначально
Изабель Стенгерс и я намеревались перевести на английский язык на-
нашу книгу «Entre le Temps et e'Eternite» [1] («Между временем и веч-
вечностью»). К тому времени мы уже подготовили несколько вариантов
текста, один из которых был издан на немецком, а другой на русском
языке [2]. Но тогда же нам удалось существенно продвинуться в мате-
математической формулировке нашего подхода. В результате мы отказались
от намерения подготовить английский перевод нашей книги, а вместо
этого решили написать новый вариант текста, который недавно был
издан на французском языке [3]. Изабель Стенгерс попросила не ука-
указывать ее в качестве соавтора нового варианта, а отметить лишь, что
она принимала участие в его подготовке. Хотя я счел своим долгом
исполнить ее желание, мне хотелось бы подчеркнуть, что без помощи
Изабель Стенгерс эта книга не была бы написана. Я чрезвычайно при-
признателен Изабель Стенгерс за помощь.
Эта книга — результат нескольких десятилетий работы моих со-
сотрудников в Брюсселе и Остине. Хотя физические идеи выкристаллизо-
выкристаллизовались довольно давно, облечь их в точные математические формули-
формулировки удалось лишь в последние годы [4]. Пользуясь случаем, выражаю
свою благодарность моим молодым преисполненным энтузиазмом со-
сотрудникам, которые внесли немалый вклад в формирование того ново-
нового подхода к природе времени, который составляет основу этой книги.
Я особенно признателен Иоаннису Антониу (Брюссель), Дину Дрибе
(Остин), Хироши Хасегаве (Остин), Томио Петроски (Остин) и Шуичи
Тасаки (Киото). Я хотел бы также отметить сотрудников моей старой
группы в Брюсселе. Именно они заложили те основы, которые сделали
возможным последующий прогресс. Выражаю свою признательность
Раду Балеску, Мишель де Хаан, Франсуазе Энин, Клоду Жоржу, Алки-
су Грекосу и Фернану Майне. К сожалению, с нами нет Пьера Резибуа
и Леона Розенфельда.
Работа, результаты которой изложены в книге, не могла бы быть
выполнена без поддержки ряда организаций. Я хотел бы выразить осо-
От автора
бую благодарность Французской общине Бельгии, федеральному пра-
правительству Бельгии, Международным Институтам Сольве (Бельгия),
Министерству энергетики США, Европейскому Союзу и Фонду Уэлча
(Техас).
Английский — не мой родной язык, и я весьма признателен докто-
доктору Э. Ч. Джорджу Сударшану и доктору Дину Дрибе (оба из Техасского
университета в Остине), а также доктору Дэвиду Лортимеру (Лондон),
взявшим на себя труд внимательно прочитать рукопись книги. Я хо-
хочу поблагодарить моего французского издателя Одиль Жакоб, побудив-
побудившую меня к написанию английского варианта этой книги, и моего аме-
американского издателя Стивена Морроу, а также Юдит Шаубхут Смит за
помощь в подготовке английского издания.
Я глубоко убежден, что мы находимся в важном поворотном пунк-
пункте истории науки. Мы подошли к концу пути, проложенному Галиле-
Галилеем и Ньютоном, которые нарисовали нам картину детерминистической
Вселенной с обратным временем. Ныне мы стали свидетелями эрозии
детерминизма и возникновения новой формулировки законов физики.
Илья Пригожий
Предуведомление читателям
При написании этой книги я стремился сделать изложение по
возможности удобочитаемым, самодостаточным и доступным понима-
пониманию широкого круга читателей. Но поскольку многое из того, о чем
идет речь, существенно отличается от традиционных представлений,
мне невольно приходится вдаваться в технические детали (особенно
в гл. 5 и 6). Несмотря на то, что эта книга явилась итогом нескольких
десятилетий исследований, многие вопросы и поныне еще ожидают от-
ответа. Но учитывая конечную продолжительность жизни любого из нас,
я счел за благо изложить плоды моих трудов в том виде, в каком они
предстают перед нами сегодня. Я приглашаю читателя не на экскур-
экскурсию в археологический музей, а совершить увлекательное путешествие
в мир науки, которая еще находится в стадии становления.
Автор
Введение. Новая рациональность?
В начале этого века Карл Поппер писал в своей работе «Откры-
«Открытая Вселенная: аргумент в пользу индетерминизма»: «С одной стороны,
здравый смысл склонен утверждать, что любое явление обусловлено те-
теми или иными предшествующими явлениями, и поэтому любое явление
может быть объяснено или предсказано ... С другой стороны, здравый
смысл наделяет зрелые и находящиеся в своем рассудке человеческие
персоны ... способностью свободного выбора между альтернативными
возможностями действовать» [1]. Эта «дилемма детерминизма», как ее
назвал Уильям Джеймс, тесно связана со смыслом времени [2]. Зада-
Задано ли будущее или находится в процессе непрестанного построения?
В этом вопросе заключена глубокая дилемма для всего человечества,
поскольку время — фундаментальное измерение нашего существова-
существования. Именно включение времени в концептуальную схему галилеевой
функции ознаменовало возникновение современной науки.
Тот же триумф человеческой мысли лежит у истоков основной
проблемы, рассмотрению которой посвящена эта книга, — отрицания
того, что принято называть стрелой времени. Как хорошо известно,
Альберт Эйнштейн часто утверждал: «Время — это иллюзия». И дей-
действительно, время в том виде, как его описывают фундаментальные
законы физики от классической ньютоновской динамики до теории от-
относительности и квантовой физики, не содержит никакого различия
между прошлым и будущим. И поныне символ веры многих физиков
заключается в убеждении, что на фундаментальном уровне описания
природы стрела времени не существует.
Тем не менее повсюду — в химии, геологии, космологии, биологии
и гуманитарных науках — прошлое и будущее играют различные роли.
Каким образом стрела времени может возникнуть из того, что физика
описывает как симметричный во времени мир? В этом состоит парадокс
времени, одна из центральных проблем, рассматриваемых в этой книге.
Парадокс времени был сформулирован лишь во второй полови-
половине XIX в. после того, как венский физик Людвиг Больцман попытал-
попытался в подражание тому, что Чарльз Дарвин сделал в биологии, создать
10 Введение. Новая рациональность?
эволюционный подход в физике. Долгое время считалось, что законы
ньютоновской физики выражают идеал объективного знания. Посколь-
Поскольку из этих законов следовала эквивалентность между прошлым и буду-
будущим, любая попытка придать фундаментальное значение стреле време-
времени встречала яростное сопротивление как угроза идеалу объективного
знания. Законы Ньютона рассматривались как окончательные в сфере
их применения, наподобие того, как многие современные физики счита-
считают окончательной квантовую механику — в сфере ее применения. Как
же мы можем ввести односторонне направленное время, не разрушая
столь поразительные достижения человеческого разума?
Со времен Больцмана стрелу времени принято относить к области
феноменологии. Мы, несовершенные в силу своей человеческой приро-
природы наблюдатели, несем ответственность за различие между прошлым
и будущим, обусловленным теми приближениями, которые мы вносим
в наше описание природы. И поныне эту научную «мудрость» разде-
разделяют подавляющее большинство ученых. Некоторые специалисты вы-
высказывают сожаление по поводу того, что мы якобы стоим перед не-
неразрешимой загадкой и наука бессильна найти ответ. Мы же считаем,
что наблюдающийся в последние годы бурный расцвет нелинейной фи-
физики и динамики неустойчивых систем, начиная с идеи хаоса, в корне
изменил ситуацию.
За последние несколько десятилетий родилась новая наука — фи-
физика неравновесных процессов, развитие которой привело к возникно-
возникновению таких новых понятий, как самоорганизация и диссипативные
структуры, повсеместно используемые ныне в широком спектре дис-
дисциплин от космологии, химии и биологии до экологии и социальных на-
наук. Физика неравновесных процессов описывает эффекты однонаправ-
однонаправленного времени и позволяет по-новому интерпретировать термин «не-
«необратимость». В прошлом стрела времени появлялась в физике только
через такие простые процессы, как диффузия или вязкость, для пони-
понимания которых не требовалось выходить за рамки обычной динамики
с обратным временем. Теперь перед нами совершенно другая ситуация.
Ныне мы знаем, что необратимость приводит к огромному множеству
новых явлений — образованию вихрей, химическим колебаниям и ла-
лазерному излучению, каждое из которых иллюстрирует конструктив-
конструктивную роль стрелы времени. Необратимость стало невозможно отождест-
отождествлять с «видимостью», или «кажимостью», которая непременно исчезла
бы, если бы мы располагали всей полнотой знания. Необратимость, как
Введение. Новая рациональность? 11
мы теперь знаем, приводит к когерентности, к эффектам, охватываю-
охватывающим миллиарды и миллиарды частиц. Фигурально говоря, вещество в
состоянии равновесия в отсутствие стрелы времени «слепо», а при на-
наличии стрелы времени обретает способно