Часть 5.

Гибридные схемы и модели решения термодинамического парадокса в космологии вызвали в 50-е - 60-е годы довольно значительный интерес - преимущественно в нашей стране. Они обсуждались на одном из совещаний по вопросам космогонии (Москва, 1957 г.), на симпозиумах по философских проблемам теории относительности Эйнштейна и релятивистской космологии (Киев, 1964, 1966 гг.) и др., но в дальнейшем ссылки на них становились все более редкими. Это произошло в немалой степени благодаря сдвигам в решении этого круга проблем, достигнутым релятивистской космологией и нелинейной термодинамикой. „Общепринятая” парадигма оказалась способной увязать проблемы термодинамики Вселенной как целого с построением теорий эволюционных процессов в звездах и звездных системах, а гибридные модели так и остались довольно абстрактными конструкциями. Сейчас их иногда вспоминают главным образом историки науки. Но все же „гибридный” подход к проблемам термодинамики Вселенной примечателен с нескольких точек зрения.

Во-первых, разработка термодинамических схем, направленных на решение термодинамического парадокса, полезна даже и в том случае, если они, казалось бы, не находят оправдания.

Достаточно вспомнить, сколько отвергнутых, не получивших признания и оказавшихся как бы „заготовками впрок” схем и моделей космических объектов (например, модель Вселенной де Ситтера, некоторые модели внутреннего строения звезд) в дальнейшем были эффективно использованы. Нельзя полностью исключить, что когда-нибудь наука вернется и к оставленным ранее термодинамическим моделям Вселенной, обнаружив в них какие-то оставшиеся не замеченными достоинства.

Во-вторых, анализ рассматриваемых моделей представляет интерес для изучения динамики науки, ее переходных этапов: процессы роста научных знаний, даже революционных, которые связаны с перестройкой самих оснований научного поиска, а тем более - принятием новых парадигмальных знаний научным сообществом, совершаются не мгновенно, а включают довольно длительное „сосуществование” идей, моделей, схем, исходящих из новых (в данном случае - неклассических) и старых (классических) оснований. Появление гибридных моделей, сочетающих - иногда довольно противоречивым образом - старые и новые основания данной научной дисциплины - не случайность, и не какая-то аномалия, а одна из неизбежных, но обычно игнорируемых черт структуры революционных эпох в науке. Их появление отражает сложность становления нового знания.

Итак, в неклассической науке продолжалась разработка уже выдвинутых ранее основных идей (“тем”) в области термодинамики Вселенной, которые были переформулированы в рамках новых оснований научного поиска. Это привело к ряду новых достижений: наиболее существенное из них - модель Толмена, которая в эволюционном процессе рассматривалась с точки зрения релятивистской термодинамики. Тем самым принцип Клаузиуса снова доказал свою эвристичность! В концептуальном контексте неклассической науки в него был внесен новый принципиально важный момент: рост энтропии во Вселенной Фридмана возможен без достижения состояния тепловой смерти (хотя структура и химический состав Вселенной в рамках релятивистской модели все равно необратимо изменяются).

Эти выводы неклассической науки определенным образом противоречат идеям о всеобщей обратимости процессов во Вселенной - тем более, что модели, основанные на „теме” круговорота оказались недостаточно „конкурентоспособными”. Присоединившись к „общепринятой” в свое время точке зрения, что Вселенная Фридмана, т.е. Метагалактика, - всеобъемлющая и принципиально единственная система (других метагалактик не существует), мы должны были бы принять, что ее „вечная юность” невозможна даже в модели пульсирующей Вселенной (бесконечное повторение циклов эволюции невозможно), а тем более, если признается „абсолютное” начало эволюции Вселенной во времени. Но точка зрения, согласно которой Вселенная как целое фиксирует лишь преходящую границу познания в мегамире, приводит к иному выводу. Возможное существование „начала” (или даже „конца”) эволюции для релятивистских моделей Вселенной должны интерпретироваться в качестве моментов необратимой эволюции не „всего существующего”, а только космической системы наибольшего масштаба и порядка из пока известных. Но тогда противоречие между следствиями релятивистской космологии, с одной стороны, и идеей „вечной юности” Вселенной, если мы учтем, что этот термин К.Э. Циолковский употребил в значении „материальный мир”, и при некоторых дополнительных предположениях, разрешается на уровне философско-мировоззренческого анализа. Метагалактика неизбежно должна была иметь начало и, возможно, конец, но можно вполне сохранять оптимизм по поводу идеи К.Э. Циолковского о „вечной юности” Вселенной и в постнеклассической науке.

3. Термодинамический парадокс в космологии и постнеклассическая картина мира

Качественно новые черты начала приобретать разработка проблемы термодинамики Вселенной на протяжении 80-х годов. Наряду с исследованием Вселенной в рамках неклассических оснований в этой области сейчас развивается и подход, который соответствует признакам „постнеклассической” науки. В.С.Степин [1] выделяет следующие черты этапа, который он обозначает этим термином: 1) революция в средствах получения и хранения знаний (в частности, компьютеризация науки); 2) возрастающая роль в научном поиске комплексных исследовательских программ; 3) объектами современных междисциплинарных исследований становятся, как правило, сложные системные объекты, уникальные системы, которые характеризуют открытость и саморазвитие; 4) особое место среди них занимают природные комплексы, в которые включен в качестве компонента сам человек; 5) ориентация науки на изучение объектов такого типа вызывает необходимость существенного изменения идеалов и норм познавательной деятельности (например, включение в идеалы описания и объяснения факторов, затрагивающих гуманистические ценности). Многие из этих черт „постнеклассической” науки, предсказанные К.Э. Циолковским, довольно определенно демонстрирует и современная космология.

Например, синергетика, в частности, теория диссипативных структур позволяет глубже, чем было возможно в неклассической науке, понять специфику нашей Вселенной как самоорганизующейся, саморазвивающейся системы. И. Пригожин показал, что необратимые процессы „играют существенную конструктивную роль в физическом мире” [18, c. 12]. Все физические объекты во Вселенной выступают, с этой точки зрения, как системы, которые постоянно обмениваются веществом и энергией с внешней средой. Необратимые процессы протекают различно - в зависимости от того, рассматриваются ли слабо неравновесные системы (объекты линейной термодинамики, с которыми только и имела дело термодинамика 19-го века), или же сильно неравновесные системы (объекты нелинейной термодинамики), известные физические законы остаются справедливыми и в случае чисто неравновесных систем (или „дисссипативных структур” - этот термин предложен Пригожиным). Но предсказать на основе одних лишь общих принципов поведение резко неравновесных систем оказывается невозможным. Новый принцип, дополняющий принцип возрастания энтропии и обеспечивающий динамику процессов становления, является излишним. Но специфичность условий, в которых проявляются известные законы, когда мы изучаем диссипативные системы, порождает неожиданные эффекты. Например, происходящие в системе флуктуации, вместо того, чтобы затухать, могут усиливаться (модели „порядка через флуктуации”); тогда система будет эволюционировать в направлении „спонтанной” самоорганизации. И. Пригожин приводит примеры, которые показывают, что во Вселенной повсюду наблюдаются „вспышки необратимости”. Мы наблюдаем продукты распада - неравновесные объекты, квазары, взрывающиеся ядра галактик, пульсары, звезды,коллапсирующие в черные дыры. Необратимость и флуктуации играют важнейшую роль на всех структурных уровнях Вселенной.

Постнеклассическая наука позволяет внести ряд новых моментов в анализ проблем термодинамики Вселенной как целого. Но этот вопрос обсуждался пока лишь в самых общих чертах.

Основную цель подхода, основанного на статистической теории неравновесных процессов, И. Пригожин выразил так: „...мы отходим от замкнутой Вселенной, в которой все задано, к новой Вселенной, открытой флуктуациям, способной рождать новое” [18, c. 216]. Попытаемся понять это высказывание в контексте анализа тех космологических альтернатив, которые были выдвинуты М.П. Бронштейном.

1. Теория И. Пригожина в сочетании с современным развитием космологии, по-видимому, совместима скорее с пониманием Вселенной, как термодинамически открытой неравновесной системы, возникшей в результате гигантской флуктуации физического вакуума. Таким образом, в этом отношении постнеклассическая наука отходит от традиционной точки зрения, разделявшейся и М.П. Бронштейном. Кроме того, при анализе поведения Вселенной как целого в современной науке следует, по-видимому, отбросить то, что Пригожин назвал „путеводным мифом классической науки” - принцип „неограниченной предсказуемости” будущего. Для нелинейных диссипативных структур это связано с необходимостью учета „ограничений”, обусловленных нашим действием на природу” [18, с. 215].

Наши знания о термодинамике Вселенной как целого, основанные на экстраполяции статистической теории неравновесных систем, также не могут игнорировать прямой или косвенный учет роли наблюдателя.

2. Теория И. Пригожина совершенно по-новому ставит проблему законов и начальных условий в космологии, снимает противоречия между динамикой и термодинамикой. С точки зрения этой теории оказывается, что Вселенная, как считал и М.П. Бронштейн, может подчиняться законам, асимметричным по отношению к прошлому и будущему - что нисколько не противоречит фундаментальности принципа возрастания энтропии, его космологической экстраполируемости.

3. Теория Пригожина - в хорошем соответствии с современной космологией - по-новому оценивает роль и вероятность макроскопических флуктуаций во Вселенной, хотя прежний механизм этих флуктуаций с современной точки зрения иной, чем у Больцмана. Флуктуации перестают быть чем-то исключительным, становятся вполне объективным проявлением спонтанного возникновения нового во