Случайность и хаос - Рюэль Д.
Скачать (прямая ссылка):
им нельзя пренебречь. Если по истечении секунды мы изменим направление
скоростей на противоположное, мы не увидим, что время бежит назад. Через
малую долю секунды электрон на границе вселенной уже изменит ход вещей, и
энтропия, вместо того, чтобы уменьшаться, будет продолжать увеличиваться.
Роль чувствительной зависимости от начальных условий при понимании
необратимости во времена Больцмана фактически не была оценена должным
образом. И опять я позволил себе небольшой анахронизм. Глядя в прошлое,
мы видим, что идеи Больцмана идеально сочетаются с тем, что мы узнали
позднее. Но во времена Больцмана все было далеко не так ясно. Безусловно,
он осознавал свою правоту. Другим же казалось, что работа Больцмана
полностью основана на сомнительной "атомической гипотезе". Они видели,
что он использует сомнительную математику для выведения необратимой
временной эволюции из законов классической механики, которые явно
являются обратимыми. Они так и остались при своем мнении.
Глава 18
НЕОБРАТИМОСТЬ
Я уже отметил, что физика имеет своей целью дать точные математические
описания кусочков физической реальности и что не нужно слишком
беспокоиться о "конечной истине", какой бы она ни была. Быть может, это
выглядит не особенно честолюбиво, и вы можете счесть изучение физики, при
подобных обстоятельствах, весьма скучным занятием. Однако на самом деле
истинно как раз противоположное, потому что сама физическая реальность
далека от скуки. Поэтому обсуждение физики в абстракциях, без ссылок на
мир, который она пытается объяснить, уводит с правильного пути и является
достаточно бесполезным.
Сейчас я имею в виду идеи Больцмана. Он начал с термодинамики - теории,
связанной с энтропией и необратимостью. Термодинамика находилась и до сих
пор находится в точном соответствии с экспериментами. Великой инициативой
жизни Больцмана стало стремление дать интерпретацию термодинамики в
рамках "атомической гипотезы" через статическую механику. Если атомы
никогда не обнаружили бы и если бы статистическая механика так и не
приобрела большей предсказательной ценности, чем это было во времена
Больцмана, то "истинность" его идей вряд ли имела бы большое значение для
физиков. Но видение Больцмана стало реальностью, ведь сейчас доказано,
что материя состоит из атомов, а формулу Больцмана для энтропии можно
проверить экспериментально, да и статистическая механика приобрела
огромное предсказательное значение (главным образом, благодаря усилиям
Гиббса и последующих поколений физиков).
Но при всем этом идеи Больцмана об атомах были далеки от конечной истины.
Ведь атомы - это не просто маленькие движущиеся шарики; они обладают
достаточно сложной структурой, и для их описания необходима квантовая
механика. Предубеждения Больцмана сослужили ему (и нам) хорошую службу,
но они
Необратимость
107
являются лишь одним шагом в понимании Природы. А будет ли последний шаг?
Существует ли конечная истина в физике? Будем надеяться, что ответ на
этот вопрос положителен и что конечная физическая теория материи будет
открыта (и доказана) еще при нашей жизни. Но необходимо понимать, что
важность идей Больцмана не зависит от окончательного открытия конечной
физической теории.
В жизни Больцмана присутствует элемент романтики. Он покончил жизнь
самоубийством, потому что был, в некотором смысле, неудачником. Тем не
менее, теперь он считается одним из величайших ученых своего времени,
гораздо более значительным, нежели те, кто выступал в роли его
оппонентов. Совершенно очевидно, что он был прав слишком рано. Но каким
образом человек умудряется узнать правду раньше других? Я полагаю, что
частично благодаря предубеждению. Человеку необходимы какие-то предвзятые
идеи относительно физики, которые отличались бы от общепринятой догмы, и
человек должен следовать этим идеям с некоторым упрямством. Быть может,
ошибочность этих идей уже была доказана ранее, но если вы все понимаете
правильно и если вам повезет, то эти идеи дадут вам ключ к новому
пониманию Природы. Совершенно ясно, что предубеждение Больцмана имело
явно механистический характер. Ранее подобное механистическое
предубеждение уже двигало Декартом, но он ни к чему не пришел, тогда как
Ньютон, имевший другое предубеждение, основал современную физику. Но во
времена Больцмана механистическое предубеждение было необходимо для
понимания термодинамики, и оно сработало. Приведу еще несколько примеров
предубеждений: что математика является языком природы (Галилей); что наш
мир лучший из всех возможных миров (Лейбниц); что законы Природы должны
удовлетворять эстетическим требованиям (Эйнштейн). В любое время
некоторые научные предубеждения модны, другие -нет, но, несмотря на это,
они могут сделать вас знаменитым после вашей смерти...
Сейчас я прерву свои размышления на тему посмертной славы и вернусь к
незавершенной нами теме необратимости. Давайте еще раз посмотрим на
временную эволюцию сложной системы частиц, вроде атомов гелия в литровой
