Синергетика как феномен постнеклассической науки - Владимир Аршинов

Общая задача преодоления трудностей концептуальной коммуникации традиционно возлагалась, с одной стороны, на философию, а с другой — на математику, выполнявших свои коммуникативные функции. При этом сфера коммуникативной деятельности математики ограничивалась преимущественно естественными науками, главным образом, физикой и астрономией, за пределами которых влияние ее языка было ограниченным.

Коммуникативное действие философии является более универсальным, оказывая воздействие на науки, имеющие разные теоретические перспективы — ориентированные как непосредственно на человека, так и на внешнюю по отношению к нему среду. Эти коммуникативные функции математики и философии можно интерпретировать как составные части общего механизма регуляции процесса развития научного знания, обеспечивающего его динамическую устойчивость в процессе роста. Эта устойчивость определяется многими факторами, которых я здесь касаться не буду, а лишь отмечу, что среди них весьма важное значение имеет поддержание оптимального соотношения между процессами дифференциации и унификации используемых в науке языков, нарушение которого оказывает отрицательное воздействие на общий процесс развития научного знания. Таким образом, проблема сохранения динамического гомеостаза касается не только задач глобальной экологии, но и процесса развития самой науки как лингвистическо-перцептивной коммуникации. При этом для современного ее этапа характерен сдвиг в сторону дифференциации используемых языков, что в свою очередь порождает потребность в более сложной и многоуровневой системе интеграции знания, чем та, которая ранее обеспечивалась в основном усилиями философии и математики. Это требование вытекает из двух внутренне связанных между собой задач обеспечения гармонического, сбалансированного развития как в системе научного знания, так и в системе «человек — среда».

2.9 Системный анализ и интеграция физического знания

Отметим, что изучение опыта математизации физики в рамках системного подхода должно принимать во внимание его коммуникативную природу как опыта реализации диалога математики и эксперимента. Короче говоря, системный подход должен применяться ко всем коммуникативным средствам физического познания в его историческом развитии.

С этой точки зрения основной недостаток ранних программ ОТС состоял в том, что они не принимали во внимание системно-коммуникативную организацию концептуальной структуры физики в целом, взятую в состоянии ее динамического развития, рассматривая проблему интеграции знания только как междисциплинарную. При этом, как отмечает П.Кос, упускалось из виду, что проблема эта вовсе не исчезнет и внутри отдельных дисциплин, в том числе и в такой наиболее развитой, как физика, в рамках которой были созданы весьма эффективные способы ее решения. [202]

В этой связи особый интерес представляет принцип соответствия, сформулированный Н.Бором в процессе создания квантовой механики, и являющийся в настоящее время одним из важнейших принципов современной теоретической физики. Согласно этому принципу новая теория, описывающая более широкий круг явлений, чем предшествующая ей старая, не упраздняет последнюю, а лишь ограничивает область ее применимости. Там же, где области применимости старой и новой теорий совпадают, их предсказания должны находиться в асимптотическом соответствии друг с другом.

Принцип соответствия имеет важное коммуникативное значение в структуре физического знания, выступая в качестве исторического принципа, интегрирующего знание во времени в целостную многоуровневую систему теорий и моделей. Причем принцип соответствия действует не только в направлении «от настоящего к прошлому», но и от «настоящего к будущему», являясь основанием для самых разных физических экстраполяций.

В использовании эвристических возможностей, заложенных в принципе соответствия, в его различных конкретных вариантах, заключается один из секретов эффективности процесса теоретизации в физике, самые абстрактные концептуальные конструкции которой всегда строятся в коммуникации с системой предшествующих моделей, уже так или иначе апробированных в исследовательской практике либо путем непосредственного сопоставления с экспериментом, либо во взаимосвязи с другими фрагментами физического знания, достоверность которых считается надежно установленной.

Обсуждая проблему средств коммуникации между различными теоретическими системами, уровнями репрезентации знания, нельзя не упомянуть об особой связующей функции статистической механики, которую та выполняет по отношению ко всей физике в целом. Следует специально подчеркнуть, что речь идет именно о связующей, а не редукционистской функции, поскольку статистическая механика вовсе не редуцирует уровень феноменологической термодинамики к уровню микроскопического описания, как это иногда ошибочно полагают. [266] Статистическая механика является инструментом соотнесения двух относительно автономных уровней описания физической системы — микроскопического и макроскопического. Данное обстоятельство имеет принципиальное значение не только для понимания принципов репрезентации физического знания, его динамики, но и для понимания возможностей его междисциплинарной коммуникации, в полной мере раскрывающейся, однако, только в синергетике. Опуская технические детали, прежде всего кратко поясним саму идею уровня репрезентации знания в физике в том виде, как она возникает в рамках статистического подхода: во-первых, вводится понятие фундаментальной микроскопической динамики поведения физической системы, описываемой в терминах динамических переменных {x1…xN}, которыми могут быть не только координаты и импульсы, но и волновые функции, полевые операторы, элементы S-матрицы. Далее в рассмотрение вводятся макропеременные {у1…уS}, такие, что S <=N и yI=fi( ...xi). Характер этих соотношений конкретизируется в разных формах, в зависимости от специфики физической ситуации. В чисто символическом виде оно может быть представлено как отображение {x}—>{y}. Описание физической системы с помощью набора макропеременных уj будет в таком случае сокращенным, более простым по отношению к более детальному описанию, использующему совокупность микропеременных xi, и оно будет называться макроскопичским уровнем, или описанием в определенном макроскопическом масштабе, если оно относительно замкнуто и причинно. Последнее означает, что задание начальных условий на уровне макроописания достаточно для определения у переменных в более поздние промежутки времени. В этом пункте понятие «уровень описания» может быть связано с математической концепцией структурной устойчивости. Эта связь может быть установлена следующим образом: всякое экспериментирование включает в себя взаимодействие между исследователем и исследуемым им объектом, и это взаимодействие в принципе не может быть сделано пренебрежимо малым. В то же время, исследователь должен быть уверен, что произведя измерение над одним и тем же исследуемым объектом, он сможет соотнести их с расчетными данными, полученными с помощью имеющейся у него теоретической модели. Однако это важнейшее требование соответствия вычисляемого и измеряемого нарушается в случае, когда мы имеем дело с неустойчивыми системами, которые радикально меняют тип своего поведения в ответ на сколь угодное малое воздействие. Они оказываются неизмеряемыми в случае, если речь идет о неустойчивости физической системы, или невычисляемыми, если речь идет о неустойчивости ее концептуальной модели.

Таким образом, уровень описания системы для своего определения требует указания на конкретный операциональный базис. А это, вообще говоря, делает невозможным выявление, исходя только из микроописания системы и статистических методов, всех существующих в ней «скрытых» стабильностей. [208] Последние обнаруживаются, как правило, экспериментальным путем, как это было в случае термодинамики, где такие устойчивые характеристики системы, как температура, давление были известны заранее из опыта.

Из сказанного видно, что статистическая физика имеет первостепенное коммуникативное значение в процессе общего развития физического знания. Статистическая физика, соотнося уровни описания физических систем, оказывается мощным инструментом сжатия информации, повышения ее ценности, основой формирования так называемых «промежуточных» концепций и понятий, языков и диалектов, идеализаций и конвенций, которые создаются в физике в пространстве диалога математика-эксперимент. Примером таких концепций могут служить понятия квазичастицы, поверхности Ферми в физике твердого тела и целый ряд других моделей и образов, возникших в зоне контакта языков теории и эксперимента.