Жеребенок, не лягай вскормившую тебя кобылу

Д.А.Тайц, к.ф.-м.н.

Блистательный Паскаль, излагая идею о происхождении Солнца и планет из газо-пылевого облака, на вопрос Наполеона о месте Творца заметил, что в гипотезе Бога не нуждается. Император — инженер, артиллерист, специалист по баллистике, вряд ли принял это, хотя и промолчал… Такую же версию происхождения Солнечной системы за 30 лет до Паскаля предложил Кант, без столь заносчивого суждения о роли Всевышнего.


И над всем этим чудесным зрелищем, подобно черным пятнам, подымались купола, прикрывавшие колодцы, которые вели в подземный мир. Я понял теперь, что таилось под красотой жителей Верхнего Мира. Как радостно они проводили день! Так же радостно, как скот, пасущийся в поле. Подобно скоту, они не знали врагов и ни о чем не заботились. И таков же был их конец.

Г.Уэллс Машина Времени
Великие мыслители и ученые 18-19 века были заворожены красотой и силой ньютоновой механики. Действия и взаимоотношения вещей и явлений в абсолютном и, казалось бы, законченном виде, определяются знаменитыми постулатами механики и законом всемирного тяготения. Из Мироздания удалено творящее начало. Мир абсолютно механистичен и детерминирован. В этом суть Ньютоновской механики.

Сэр Исаак Ньютон подобно Моисею (сравнение И.Пригожина) вывел науку в благодатную долину математической физики. Законы, начертанные на скрижалях познания, давали необходимую основу понимания всего, что действует в реальном мире. «Природа становилась законопослушной, покорной и предсказуемой, она всего лишь незыблемый мир динамики, единственная математическая формула, соответствующая вечной истине, открывающейся навстречу тавтологическому будущему» [1]. Все были согласны с Ньютоном: «Знание способно узреть все движущее природой. Для знания такого ничего не было неясным и будущее, равно как и прошлое, открылось бы взору». Подтверждает эту «неопровержимую» сверхрациональную концепцию воззрения на сущее, вымышленный Лапласом демон, способный воспринять в любой данный момент времени положение и скорость каждой частицы. Строго говоря, он прозревает все будущее (как и прошлое) Вселенной. Этот мыслимый образ говорит о раз и навсегда предустановленном, вне всякой связи с наблюдателем, способным размышлять, обладать волей и свободой выбора. Ужасающая картина! В этой, строго Ньютоновской, системе времени нет! Есть разметка, в которую вложены навсегда зафиксированные «вещи» (события). Мир подобен уже написанной и отпечатанной книге, скажем, подобной «Войне и Миру» (здесь уместно написать слово «Мiр"), где тысячи событий, людей, взаимосвязей стационарно уложены типографской краской, которая и есть «суррогат» времени.

Вот как, по мнению известного физика, одного из создателей струнной космогонии, вынуждает нас думать вся система классической динамики: «Во Вселенной с помощью законов Ньютона можно определить (по крайней мере в принципе) положения и скорости для любого момента времени в прошлом и будущем. С этой точки зрения все без исключения события, будь то образование Солнца, распятие Христа или все наши телодвижения в этом мире, строго вытекают из точных значений координат и скоростей частиц Вселенной в момент после Большого Взрыва [2]. Удивительно, эти представления разделялись выдающимися физиками 19 века, такими, как Бернулли, Максвелл и, в то же время, совмещались с кантовскими представлениями о времени как форме внутреннего созерцания и опыте как аналитически упорядоченной интуиции.

В 19 веке Ньютоновская механика-динамика неоспорима. Главное ее представление: Вселенная — идеально налаженный безостановочный часовой механизм. Это веселая, оптимистическая ясная установка, ее пониманию все доступно. Изображенные на бумажном листе дифференциальные уравнения, операторы, обладая магической красотой, блестяще описывали и предсказывали. Математическая физика – плоть и кровь динамики Ньютона, справлялась со всеми явлениями неживой природы.

Могучие уравнения и законы совершенно равноправны по отношению к обращению времени. Все, что в механике можно представить и записать в математической форме для любого явления, допускает любой знак времени. Никаких следов асимметрии, предпочтительного направления не существует.

С изумляющей точностью статистическая механика описывает молекулярные свойства газов, рассчитывает его свойства: объемы, давление, температуру, скорости, теплоемкости и др. Но в соответствии с этими безукоризненными формулами газ может как расширяться, будучи помещенным в сосуд, так и снова собраться в одном месте. Эта возможность однозначно вытекает из равноправия, симметрии направления времени в законах и формулах механики.

Объяснено все, кроме одного: почему время течет в одном направлении. Почему невозможно дважды войти в одну и ту же реку. Почему ничего не создается само по себе. Почему все разрушается, стареет, умирает. Почему яичница самопроизвольно не превращается в яйцо, но яйцо в яичницу, хотя законы механики не препятствуют этому?

Строго говоря, то, что наблюдающий и анализирующий разум воспринимает, называя временем, в классической динамике отсутствует. Время в динамике не более чем размечающий параметр плотности событий, распределения энергии, импульса, координат, цикличности.

«Механизм классической механики, как это ни странно, не имеет понятия о прошлом и будущем и сам по себе полностью обратим» [3].

Не иметь понятия о прошлом и будущем – это, по существу, отсутствие времени как стержня существования. Механические, маятниковые часы, в которых отсутствует трение – пример механизма без времени. Время включает реальное существование этого механизма, когда в нем появляется износ, когда его «зачинают», изготавливают, и когда он ломается.

В математической физике эффективно используются операторы типа Лагранжа и Гамильтона, объединяющих комплекс уравнений механики, учитывающие энергии, массы, импульсы, упругости и полностью описывающие состояние (корень «стоять»!) системы. Время здесь варьируемый параметр –например цикличности. Подпрыгивающий на стальной плите шарик (при отсутствии трения) – пример вневременного динамичного состояния, хотя физическое время входит в формулы. Другой пример – постоянный магнит, поле которого создано круговыми токами Ампера. Математические выражения, описывающие источник поля, содержат время, хотя сам магнит как система отрешен от него. В механической теории исключаются слова: история, становление, начало, конец в экзистенциальном смысле (вместо них используются «начало и конец отсчета", «траектория»).

Мы говорим о классической динамике, где полная обратимость и время формальный параметр. Как ни странно, в квантовой механике тоже. Вот слова выдающегося физика, Нобелевского лауреата Ильи Пригожина: «Ситуация в квантовой механике вполне аналогична ситуации в классической механике. Время в квантовой механике – число, а не оператор, тогда как в соотношение неопределенности могут входить только операторы» [1]. Это условное время физики (механики), простертое в прошлое и будущее, изгоняет из экспериментальной ситуации или наблюдаемого всякое взаимодействие, окраску или акцентирования чувствующего-изучающего.

Установившийся в механике статус времени – один из виновников разграничения и отчуждения культур – гуманитарных и естественных наук. Жизненное время – ощущение преодоленного, это внутреннее созерцание (вполне по Канту). Это опора и стержень существования сознания. Время может быть только «прошедшее". И даже мысль о будущем, предстоящем рождены разумом «в прошедшем".

Классическая механика воздвигла чудесный дворец. В нем обитала оптимистическая прозорливая предсказательная наука. Наука о неуничтожимой неисчерпаемой мощи энергии, о всегда воспроизводящем и сохраняющем направленность импульсе, разбегающемся и непременно вновь собирающемся (рано или поздно) в ту же исходную конфигурацию. Триумфальная рациональность обитателей Ньютоновой постройки обманчиво в своей соблазнительности.

В рациональной динамике нет места трению, остановке, усталости, рассеянию, выравниванию. Как писал Стивон Ликок, все было объявлено и объяснено механическим Железным Детерменизмом, правда, оставался противный скелет в ящике письменного стола, пустяковые неясности: что такое пространство, материя, время, жизнь, разум?

В начале 19 века в «подвалах» безукоризненной постройки Ньютоновой науки, в ее «кочегарке» созрела другая, поначалу скромная наука. Сади Карно желал построить наилучшую экономную паровую машину. Его занимала проблема преобразования теплоты в работу. Карно даже представить не мог, что он дал основание знанию сущности мира, о природе времени, о «уставе» Вселенной.

Термодинамика – наука о «истории» реальности, о законах возникновения и исчезновения, о различении и различии, о иерархии ценности, о предпочтении и исключении, о том, что должно быть и чего быть не может. Наука о наиболее Всеобщем – и наука всеобщая – единственная точная, естественная наука, под действие которой попадает и гуманитарное — биология, социология, этнология и даже искусство. Строгая наука, чей язык включает термины, почти одинаково принимаемые и понимаемые в жизни и научной практике. Наука, даже учение, где допустимо использовать библейские, сакральные не в метафорическом, а в прямом смысле (хаос, безвидность, творение, рождение, истощение, начало, смерть). Термодинамика, соединяясь с механикой и квантовой физикой, сильно сокращает разрыв между жизненной культурой и культурой физики.

Одно из главных, великих положений термодинамики – введение в обязательный обиход наук времени как критерия и даже другой ипостаси существования бытия. Это знание с иным осмысленным понятием начала и завершения – процесса, но не физического отсчета. Понятия ценности и сложности стали исчисляемыми и объективно взвешиваемыми. Два постулата о невозможности: перехода тепла от холодного к горячему (без затраты работы) и тенденция к переходу в состояние с большей энтропией направляет внимание науки на мир историчный, разнообразный, неповторимый. Термодинамика стала фундаментальной, верховной после того, как Людвиг Больцман пришел к замечательному соотношению открытой ранее Клаузиусом энтропии:
 
Удивительна мистическая универсальность этой трехбуквенной формулы, приложимой от кварка до Вселенной в целом. Формула Больцмана применима к любой научно ориентированной дисциплине. Гениальность открытия Больцмана заключается в доказательстве того, что функция состояния S является мерой беспорядка, степени неупорядоченности.

Увеличение энтропии – расширение беспорядка, приближение к уничтожению – хаосу, исчезновение следов и остатков ценности. Энтропия фиксирует (во многих случаях в виде числа) наличие структуры, отличающейся от случайного, бесструктурного, она применима к вещам созданным, выделенным, сотворенным.

«Все, что происходит в природе, означает увеличение энтропии. Так, живой  организм непрерывно увеличивает свою энтропию и таким образом приближается к опасному состоянию максимальной энтропии, представляющему собой смерть» (Шредингер). [5].
Другой Нобелевский лауреат, биолог Манфрид Эйген, падение в состояние термодинамического равновесия назвал состоянием смерти [4]. А что значит максимальная энтропия для какой-либо конкретной структуры, вещи? «Это когда любая возможность перегруппировки не приводит к изменению общего вида, к которому пришла эта структура» [2].

Если переставить элементы, скажем, Зимнего Дворца или Кельнского собора, изменится вид и стиль этих творений. Но если перегруппировать элементы руин этих сооружений, ничего не изменится – энтропия максимальна (если перегруппировать элемента хрущевской пятиэтажки, также ничего не изменится, ибо с точки зрения взыскательной архитектуры это ее гибель). Перестановка звуков мелодии изменит ее, если это Моцарт, и ничего не изменит в треньканье обезьяны. То же при перестановке одного мазка картины Рембрандта или произведения, написанного дельфином.
Открытие энтропии помогло поставить в круг научного ракурса концепцию непременности разрушения, исчерпания, гибели в обязательной связи с концепцией рождения, сотворения более высокоорганизованной сущностью, т.е. силой, дарующей время (существования). Следует ли напоминать, что прежде коллизия рождения – смерти была сферой только религии, искусства и философии. Позитивистски зашоренные утверждали, что случай может быть творцом. Да, любая строфа Евгения Онегина может родиться случайно, от обезьяны, бьющей по клавишам. Чтобы записать произведение (буква на каждом фотоне, кварке и т.п.) потребуются миллиарды Вселенных. И так шедевр появился. Но как отобрать его из несусветной дьявольской чепухи без Творца?

Энтропия с ее органикой предела, как ни странно, «легко» исчисляема даже для таких сингулярных, неприступных объектов, как Вселенная. Это, например, сделал выдающийся современный физик Роджер Пенроуз (кафедра в Оксфорде).

Представление о Конце Мира, эта не картина равномерно рассеянных по пространству атомов и фотонов. Это были бы цветочки! Конец мира – полное поглощение всего (включая свет и энергию) в черных дырах. Это невообразимо адское допускает довольно простой и естественный подсчет энтропии (максимума – полной смерти). Р.Пенроуз получил величину отношения энтропии в момент создания мира к энтропии мертвой Вселенной. «Эта величина свидетельствует о том, насколько точным должен был быть замысел Творца: точность составляла примерно одну 10(10)123-ую! Это поразительная точность.» [6].

Роль творческого импульса (творения) от внеэнергетической, обладающего разумом Первосущности, невозможно отрицать. Жизненное, человеческое воплощаемое в термодинамических терминах, прежде всего в энтропии и «живом» ракурсе времени приобщает к ее анализу такие сочетания, как разбитый стакан и стеклодув, царапина на полу и паркетчик, потеря товарного вида и рихтовщик и, конечно, универсальна математическая мощь термодинамики в конкретной ценностно–информационной сфере.

Простой пример (приводится во всех курсах термодинамики):
Ящик разделен пополам. В одной части белые, в другом черные шары (распределены, порядок). Если переместить шар, порядок, картина нарушится. Энтропия возрастет. Перемешаем шары, картина разрушена. Перемещение любого шара ничего не изменит – максимум энтропии, гибель структуры. Варианты S1 и S2 легко оцениваются числом по формуле Больцмана. Энтропия отреагировала на появление хаоса. Приэтом в физической, динамической картине – ни малейшего изменения! Но не для энтропии и разума наблюдателя. Необоримый закон роста энтропии непрерывно напоминает о неизбежности.

Ученый и писатель Ликок пишет: «Знаменитое Второе начало термодинамики, проклятие неумолимой судьбы, которая облекает всю Вселенную на смерть от холода. Рассеяние тепла – это все равно, что разделить богатое наследство поровну между бедными родственниками; результат – всеобщая нищета.»

«Неприятная истина состоит в том, что неумолимый распад Вселенной, насколько мы можем судить, неизбежен. Организация, охватывающая всякую упорядоченную деятельность от людей до галактик, медленно, но неизбежно деградирует и может даже кануть в небытие» (И.Пригожин). Эти слова сказаны в двадцатом веке, а вот что полагали в греко-римской античности по существу о том же (Мифологический словарь): «Римляне отождествляли Сатурна с греческим Кроносом, пожирающим им же порожденных детей, что интерпретировалось как неумолимое время, поглощающее то, что породило».

"Термодинамика – статистическая теория времени... Термодинамика конструирует односторонний ход времени из порядка событий» (Шредингер). Ее учение подарило культуре емкое широкое понятие: «энтропия». В гуманитарной художественной сфере это слово – негатив, хаос. Оно используется как символ истощения, упадка, распада, гибели. Округлые, обработанные временем камни Карелии обращаются в песок. Рассыпается и почти утрачена за 500 лет «Тайная Вечеря». Любая личность, поставленная перед неотвратимым... И с печалью сознающие это отвлекается от другой истины: для того, чтобы умереть, надо родиться. «Ибо, воистину, время – наш самый жестокий хозяин, непреклонно отмеряющий каждому из  нас по 70-80 лет, как записано в Пятикнижии. Возможность поиграть с программой такого хозяина, казавшейся до сих пор нерушимой... представляется большим облегчением; кажется, что эта возможность поощряет самую мысль о том, что все «расписание» возможно не настолько серьезно, как кажется на первый взгляд. Это самая что ни на есть религиозная мысль» (Шредингер) [5].

Второе начало, энтропия – всеобщности, охватывающее без изъятия главное свойство сущего. Идеи термодинамики – парадигма бытия вещей, событий, отношений, существования.

Ее специфичность высматривается во всех видах знания, включая гуманитарные. Прежде всего эта специфичность в способности преобразовать время как созерцательную данность разума, непосредственного жизненного переживания во «время» физической абстракции. Удивительно, как это близко к Кантовскому пониманию природы времени.

"Мы сталкиваемся с проблемой конца всего сущего как пребывающих во времени предметов возможного опыта» (И.Кант, Трактаты).

Эти же идеи времени Кант усматривает в Апокалипсисе, обращая внимание на условия, когда «времени уже не будет… Когда не будет никаких изменений».
Разительное отличие от внежизненного Ньютоновского вечного времени! [1]

Энтропия, время в своем бурном потоке, создает вихри вокруг точек неравновесного энергетического состояния, где организуются области самоорганизации, пониженной энтропии. Здесь рождаются структуры, включая и наш скромный разум с его памятью и жаждой вопрошать. В отличие от классической динамики, термодинамика, а энтропия воплощает ее генеральную идею, род знания, которое определяет закономерности творения вещей (структур) и их существования в рамках времени. Эта строгая наука о происхождении каждой структуры с низкой энтропией. Более того, рождение «вещи», ее появление возможно при наличии другой «вещи» с еще более низкой энтропией (высокой организацией). Ящик с черно-белыми шарами (упорядоченная система) может соорудить электронный автомат, различающий цвет шаров. Этот автомат более упорядочен, чем ящик. Но сам автомат придуман «вещью» с еще большей степенью упорядоченности.

Механо-материалистическое суеверие допускает возможность не только обезьяне создать Евгения Онегина, но и грандиозному порыву ветра над хаосом многовселенской свалки (max S) собрать вещь с низкой энтропией, скажем, «Боинг».
Термодинамика научно исключает эти «естественные» случаи и, напротив, естественно разрешает чудо сотворения неестественного, такого как самолет или стихи. Счастливая глубина и оптимизм термодинамики — провозглашении необходимости Творящего на всех участках порогов потока времени, в сотворении самого Времени.

Так стоит ли жеребенку лягать вскормившую его кобылу? (упрек Платона в адрес Аристотеля).

Перефразируя знаменитое выражение [2], термодинамика вошла в храм Ньютоновской физики как кочегар, но постепенно вышла оттуда хозяйкой не только этого храма, но и всех построений знания. Непоправимо наделенные сознанием, самосознанием – разумом, штукой, бесконечно невыразимой, способны ощутить загадку времени, задать вопросы заведомо Не Дающему ответа. Они получают все же ответ, благодаря истории навязчивого повторения одного и того же Вопроса.



[1] Обращаясь к Канту, его критериям научности, с удивлением обнаруживаешь в его «сухих, темных, труднопонимаемых для ненацеленного чтения страницах – убедительные, глубокие, легко понимаемые идеи. В этом один из истоков неотразимого обаяния Канта.

[2] Эйнштейн: «Дифференциальное уравнение в частных производных вошло в теоретическую физику в качестве служанки, но постепенно стало госпожой» [6]

назад

Материалы из архива

6.2007 Сегодня годовщина Балаковской аварии 1985 года

Игорь Карпов, депутат городской думы, город Курчатов Курской области Как следовало из коротких сообщений Минэнерго на «одной из АЭС» во время горячих промывок 1 блока АЭС были объединены 1 контур РУ, имевший рабочие параметры, и система низкого давления. На последней сработал ПК и пар был сброшен в помещение РУ. В ходе аварии на «боевом посту» было заживо сварено сначала 11 человек, затем, после повторного открытия граничной арматуры, еще 3 работника.

4.2008 SCHRITTE UBER GRENZEN

"куда в пятницу на Страстной 1300 г. шагнул Данте" (А.Франс)

Д.А.Тайц, к.ф.-м.н. Разуму дана единственная граница (горизонт) – бытие-небытие, жизнь-смерть, живое-неживое, единственная настоящая в том мире, в который мы погружены, который мы знаем. Знание – состояние, самый недвусмысленный синоним понятию "жизнь". Корни дерева знают, на какой почве и куда развиваться, дерево – как реагировать на условия климата. Микроорганизмы или насекомые знают, что за среда подходит колонии. Моряк знает, как управлять парусами.

2.2008 Повышение КПД преобразования тепловой и ядерной энергии в электрическую

В.Т.Ворогушин, Г.Б.Тельнова, К.А.Солнцев, Институт физико-химических проблем керамических материалов РАНУвеличение потребности в электроэнергии при неэффективном сжигании топлива приводит к истощению полезных ископаемых и к экологическим проблемам. Поэтому необходимо развивать возобновляемую энергетику и повышать КПД тепловых и атомных электростанций. С начала запусков первых искусственных спутников земли появилась необходимость в создании источников тока, удовлетворяющих требованиям космической энергетики.