Связь алеатики с физикой

Гауссова идеология возникла из тех физических задач, которые легко трактуются в рамках второй ПМ. Однако считается (и в этом влияние третьей ПМ), что нормально распределена любая физическая величина, которая, подобно ошибке измерения, является суммой большого числа независимых малых слагаемых, почти уравнивающих друг друга. Но почему эти незримые компоненты именно суммируются? Почему они независимы? Иногда говорят, что их взаимодействия могут быть более сложными, но что таковой сложностью можно " в первом приближении" пренебречь. При этом, однако, встает более каверзный вопрос – почему порядок малости этих пренебрегаемых добавок выше порядка малости самих незримых величин? Если вдуматься, тут налицо порочный круг (см. конец главы 3).

Единственным оправданием гауссовой идеологии служит практическая эффективность ТВ, т.е. ссылка на тот факт, что она работает там, где она работает. Пример радиоактивного распада рушит и эту сомнительную аргументацию: Откуда данный атом " знает", что сейчас именно ему надо распасться, если не взаимодействует с другими объектами? Распад идет в некоем событийном вакууме и все-таки проявляет те же свойства, которые характерны для потока взаимодействий. Так в потоке ли суть?

Налицо альтернатива. Либо событийный вакуум – фикция, т.е. не зависимых ни от чего событий попросту не бывает (и третий эффект Шноля, если он имеет место, говорит в пользу этого); тогда надо говорить не о событийном вакууме, а о " черном ящике взаимодействий" [Заславский, 1984, с. 215] как о причине гауссовости многих процессов. Либо он действительно существует, но тогда он явно обладает тем свойством, что возникающие там случайности обладают равновозможностью (симметричны).

В п. 7-1 говорилось, что, по-видимому, взаимодействие событий (если оно не сводится к перемешиванию) искривляет тройную симметрию случайности, вплоть до исчезновения вероятностей. Несимметричная случайность легче всего выявляется там, где налицо ее индикатор – гиперболическое распределение частот. Ту же роль индикатора играет и гиперболическая релаксация: если чисто вероятностная релаксация имеет, как известно, вид экспоненты от времени (скорость затухания пропорциональна числу частиц), то в когерентных системах она носит гиперболический характер (для простой гиперболы скорость пропорциональна числу пар взаимодействующих частиц).

На этом основана диагностика физической когерентности: Фриц-Альберт Попп, немецкий биофизик и автор концепции биофотонов, объясняющей феномен " биогенетических лучей" (сверхслабого полихромного когерентного излучения биообъектов, которое открыл А.Г. Гурвич), пишет, что если зарегистрирована экспоненциальная релаксация, то можно считать продукт распада исходящим из хаотического поля, а если гиперболическая, то – из когерентного поля. " Для этого решения нет более необходимости придерживаться идеи постоянной частоты" – заключает Попп[Recent advances..., 1992, c. 53], желая этим сказать, что нашел объяснение полихроматического характера биофотонного " лазера"; с позиции алеатики можно сказать большее: по-видимому, стоит искать неустойчивость частот этого излучения. Однако, когда Поппполагает биофотоны основным инструментом самоорганизации в эволюции, это кажется мне преувеличенным. Осторожнее будет и здесь говорить лишь об организующей роли случайности.

Столь же важна гиперболическая релаксация в спин - стекольной термодинамике, т.е. в теории магнитных атомов, хаотически рассеяных в немагнитном образце. Не берусь обсуждать суть этой теории, но очевидна неадэкватность ее аппарата (ТВ) ее субстрату. Кроме неэкспоненциальной релаксации, здесь имеют место множественные фазовые переходы, носящие характер случайного ветвящегося (фрактального) процесса, а такие процессы обычно обладают бесконечными дисперсиями и, следовательно, неустойчивыми частотами. Понятно, почему " для многих физиков, занимавшихся проблемой спиновых стекол, состояние дел в этой области продолжает оставаться безнадежной путаницей из тысяч разноречивых экспериментов... и десятков сомнительных теорий, ни одна из которых не имеет отношения к эксперименту" [Дорофеев, Доценко, 1994, c. 22].

Подробнее, но сложнее проблему излагает обзор [Доценко, 1993], где в п. 2.4 прямо отмечается, что " самоусреднение" (т.е. усреднение по макроскопическому образцу) в " остеклованных" (структурированных, но не кристаллических) телах редко что дает. " Стеклование" оказалось одной из основных процедур не только в биофизике, но и в физике всяких полимеров – см. обзор [Гросберг, 1997], где, в частности, отмечено отличие случайностных характеристик " остеклованных" тел ото всех прочих. В итоге видим, что " возможность применения методов традиционной статистической механики (распределение Гиббса и т.п.) представляется весьма загадочной... и не вполне понятно, когда можно, а когда не вполне" [Доценко, 1993, c. 7]. Дело явно за алеатикой.

Две физические теории, статистическая и квантовая, прямо построены на идее случайности, но первая основана на идее эргодичности, скорее мировоззренческой, чем физической, и мы отложим ее рассмотрение до главы 10. Пока же обратимся к квантам.

Как писал в 1956 году Поппер, " Главный аргумент в пользу интерпретации вероятности как предрасположенности следует искать в ее способности устранить из квантовой теории некоторые крайне неудовлетворительные элементы иррационального и субъективистского характера" [Поппер, 1983, с. 422]. Достаточно заглянуть в недавнюю литературу, чтобы убедиться, что цель эта не достигнута: споры идут прежние, те же, что сорок лет назад, до Поппера. Не мне судить об их сути, но замечу, что без алеатики они будут и впредь топтаться на месте.

В теории квантов применяется стандартная ТВ, следовательно частоты предполагаются устойчивыми. Так ли это на деле? Ведь источник вероятностного, очевидный в механике (перемешивание, неустойчивость, суммирование малых помех), тут не виден совсем; нет уверенности и в наличии " событийного вакуума" – тоже возможного источника симметрии случайностей (см. п. 7-1). Оправданна ли уверенность ученых в том, что волновая функция описывает именно амплитуду вероятности?

Вспомним, что сперва теорию квантов называли " квантовая механика", т.е. явно или неявно стремились трактовать ее (как и " статистическую механику") в рамках второй ПМ. Отсюда и планетарная модель Бора, и волновое уравнение Шрёдингера, и (что ныне звучит совсем странно) термин " матричная механика" в отношении матричной (т.е. семиотической по сути) модели квантовой системы. На мой же взгляд, теория квантов впервые в Новом времени ориентировала физику на системную ПМ (одновременно то же сделала теория относительности), но перейти от второй ПМ к четвертой не удалось без обращения к третьей, что и породило массу искусственных проблем.

Далее, какое отношение к вероятностям имеет соотношение неопределенностей? Напомню, что его обобщение – принцип дополнительности Бора – с успехом применяется и к неформализованным случайностям, когда о вероятностях речи нет и лучше говорить о случайности как свободном выборе – с предрасположенностью или без нее. Можно надеяться, что по решении этих и подобных им вопросов " неудовлетворительные элементы" квантовой теории изрядно поредеют.

Как пишет С.Я. Беркович[1993, c. 64], существуют " трудности на пути представления квантовой механики как статистической теории", заставляющие вводить даже такие уловки, как " представление о квантовой частице, движущейся вспять во времени". По Берковичу, " свойства квантовых объектов определяются не их непосредственным окружением, но глобальной структурой целостной системы". Если же атом – система, то свойства случайности квантовых явлений надо не постулировать (как требовали первая и третья ПМ), а выводить из сути системы. Системная же случайность, как мы видели, часто оказывается нестохастической (невероятностной).

Смутную потребность в анализе природы квантовой случайности выражал и Ричард Фейнман: < < У нас нет хорошей модели для объяснения частичного отражения от двух поверхностей; мы только вычисляем вероятность... Я не собираюсь объяснять, как фотоны в действительности " решают" вопрос, отскочить ли назад или пройти насквозь. Это неизвестно. (Возможно, вопрос не имеет смысла.)> >; единственную альтернативу такому псевдознанию Фейнманвидел в каком-то механизме (" колесики" и " шестеренки") внутри фотона, упомянув впрочем загадочную фразу из " Оптики" Ньютона, где частичное отражение объяснялось неким предрасположением частиц света; обе идеи Фейнман[1988, c. 20-24] отверг. Как видим, выбор вёлся между второй, третьей и шестой ПМ (по-моему же, тут более перспективна четвертая).

Наконец, не стоит обожествлять системность. Пусть Вселенная и система, но ее происхождение от этой констатации не проясняется. Не лучше ли сказать, что выход ее из сингулярного состояния, описываемый как Большой взрыв, можно описать на языке пропенсивности? Тогда и " антропный принцип космологии" получит рациональный статус. На это обстоятельство мое внимание любезно обратила философ Е.А. Мамчур.

Суть ее замечания, как я его понимаю, в том, что данный принцип выведен не из существа дела, а из той познавательной трудности, которая вызвана господством статистической ПМ: если пространства (как физическое, так и все абстрактные пространства, например, событийное) мыслить однородными и изотропными, то совпадение параметров, необходимое для возникновения материи и жизни, выглядит невероятным. Да, оно невероятно, если полагать его совокупностью независимых случайностей, но зачем полагать это? На каком основании принято прилагать идею независимости к тому, о чем ничего не известно?

До недавних пор было принято считать независимыми все события, связи между которыми нет никаких оснований ожидать. Т.е. было принято считать независимость первичной, а всякую связь – следствием каких-то событий. Пропенсивный подход явился альтернативой этой убежденности: если мы ничего не знаем о зависимости, то можем предполагать ее наличие с тем же правом, что и независимости; более того, мы просто обязаны рассматривать обе альтернативы. Если же допустить, что мировые константы первично связаны в рамках неизвестной пока теории, то антропный принцип из мировоззренческой аксиомы превратится в одно из следствий этой теории. Возможно, в этом пункте обойдется вообще без алеатики, но следует всегда иметь в виду, что неизвестные нам связи могут оказаться нежесткими, т.е. каком-то смысле случайными.