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 Вселенной.

Таким образом, теория Пригожина позволяет довольно непринужденно ответить на вопрос, который вот уже почти полтора века раскалывает научное сообщество и так занимал в свое время К.Э. Циолковского: почему - вопреки принципу Клаузиуса - повсюду во Вселенной мы наблюдаем не процессы монотонной деградации, а напротив, процессы становления, возникновения новых структур. Переход от „физики существующего” к „физике возникающего” произошел во многом за счет синтеза представлений, казавшихся взаимоисключающими в прежних концептуальных рамках.

Идеи Пригожина, ведущие к пересмотру ряда фундаментальных представлений, как и все принципиально новое в науке, встречают неоднозначное отношение к себе - в первую очередь среди физиков. С одной стороны, растет число их сторонников, с другой - говорится о недостаточной корректности и обоснованности выводов Пригожина с точки зрения идеала развитой физической теории. Сами эти идеи интерпретируются иногда не вполне однозначно; в частности, некоторые авторы (например, Ю.Л. Климонтович) подчеркивают, что в процессе самоорганизации энтропия системы может уменьшаться. Если такая точка зрения правильна - она означает, что удалось, наконец, сформулировать те крайне специфические условия, о которых писал К.Э. Циолковский, обсуждая возможности существования в природе антиэнтропийных процессов.

Но идеи русского космизма, в том числе и космической философии К.Э. Циолковского, посвященные этим проблемам, находят и более непосредственную разработку в постнеклассической науке. Особенно следует отметить работы Н.Н. Моисеева, в свою очередь вызывающие крайне неоднозначную реакцию - как и все другие исследования в этой области. Подчеркивая важное значение идей И. Пригожина, Н.Н. Моисеев [34] высказал мысль, что одной только термодинамической эволюции недостаточно для понимания развития Вселенной. По его мнению, для создания „единой картины” мирового процесса необходим широкий синтез представлений современной физики и астрофизики с биосферно-ионосферной концепцией.

Н.Н. Моисеев отмечает, что в ходе эволюции Вселенной происходит непрерывное усложнение организации структурных уровней природы, причем этот процесс носит явно направленный характер. Природой как бы запасен определенный набор потенциально возможных (то есть допустимых в рамках ее законов) типов организации и по мере развертывания единого мирового процесса в нем оказывается „задействованным” все большее количество этих структур. Разум и разумная деятельность должны быть включены в общий синтетический анализ процессов эволюции Вселенной.

К этой же точке зрения присоединился и С.П. Курдюмов [35, 36]. Он считает, что принципы, выдвинутые И.Пригожиным в теориях диссипативных структур, выполняются не всегда; можно привести примеры явного их нарушения. Наряду с принципом возрастания энтропии в открытых нелинейных системах действуют также иные механизмы создания сложных структур.

Разработка идей самоорганизации, в частности, пригожинской теории диссипативных структур, связанная с пересмотром концептуальных оснований термодинамики стимулировала дальнейшее исследование этого уровня знания. Как показал Ф.А. Цицин [37], статистическая термодинамика, развитая еще в классической физике, содержит ряд незавершенностей и неясностей, отдельных странностей и парадоксов - несмотря на то, что с фактами у нее как будто „все в порядке”. Но, согласно исследованиям Ф.А. Цицина, даже в такой установившейся и явно прошедшей „проверку временем” сфере научного поиска кроется немало неожиданностей.

Сопоставление характерных параметров флуктуаций, введенных еще Л. Больцманом и М. Смолуховским, доказывает существенную неполноту „общепринятой” статистической интерпретации термодинамики. Как ни странно, эта теория построена в пренебрежении флуктуациями! Отсюда следует, что необходимо ее уточнение, т.е. построение теории „следующего приближения”.

Более последовательный учет флуктуационных эффектов заставляет признать физически нетождественными понятия „статистического” и „термодинамического” равновесия. Оказывается, далее, справедливым вывод, находящийся в полном противоречии с „общепринятым”: функциональная связь между ростом энтропии и стремлением системы к более вероятному состоянию отсутствует. Не исключены и такие процессы, в которых переход систем в более вероятное состояние может сопровождаться уменьшением энтропии! Учет флуктуаций в проблемах термодинамики Вселенной может привести, тем самым, к обнаружению физических границ принципа возрастания энтропии. Но Ф.А. Цицин не ограничивается в своих выводах основаниями классической и неклассической науки. Он высказывает предположение, что принцип возрастания энтропии неприменим к некоторым типам существенно нелинейных систем. Не исключена заметная „концентрация флуктуаций” в биоструктурах. Возможно даже, что подобные эффекты уже давно фиксируются в биофизике, но их не осознают или неправильно интерпретируют, именно потому, что считают „принципиально невозможными”. Подобные явления могут быть известны другим космическим цивилизациям и эффективно использоваться ими, в частности, в процессах космической экспансии.

Ф.А. Цицин отмечает, что выдвинутые им идеи относительно космологических границ принципа возрастания энтропии не выходят пока за рамки ньютоновско-больцмановской модели Вселенной. Как изменит их применение неклассических и постнеклассических теорий в космологии - расширяющейся, а тем более раздувающейся Вселенной, включающей множество миров, - вопрос, требующий специального рассмотрения.

Итак, в постнеклассической науке были сформулированы принципиально новые подходы к анализу принципа Клаузиуса и устранению термодинамического парадокса в космологии. Наиболее значительны перспективы, которых можно ожидать от космологической экстраполяции теории самоорганизации, развитой на основе идей русского космизма. Необратимые процессы в резко неравновесных, нелинейных системах позволяют, по-видимому, избежать тепловой смерти Вселенной, поскольку она оказывается открытой системой. Продолжаются и поиски теоретических схем „антиэнтропийных” процессов, непосредственно предсказываемых научной картиной мира, основанной на космической философии К.Э. Циолковского; правда, такой подход разделяется лишь немногими естествоиспытателями. Сквозь всю новизну постнеклассических подходов к анализу проблем термодинамики Вселенной „просвечивают”, однако, те же самые „темы”, которые сформировались еще во второй половине 19 века и порождены парадоксом Клаузиуса и дискуссиями вокруг него.

Мы видим таким образом, что принцип Клаузиуса до сих пор является почти неиссякаемым источником новых идей в комплексе физических наук. Тем не менее, несмотря на появление все новых моделей и схем, в которых тепловая смерть отсутствует, никакого „окончательного” разрешения термодинамического парадокса до сих пор не достигнуто. Все попытки разрубить „гордиев узел” проблем, связанных с принципом Клаузиуса, неизменно приводили лишь к частичным, отнюдь не строгим и не окончательным выводам, как правило, достаточно абстрактным. Содержавшиеся в них неясности порождали все новые проблемы и пока нет особой надежды, что успеха удастся достигнуть в обозримом будущем.

Вообще говоря, это - вполне обычный механизм развития научного познания, тем более, что речь идет об одной из наиболее фундаментальных проблем. Но ведь далеко не всякий принцип науки, как и вообще не любой фрагмент НКМ, является столь эвристичным, каким выступает принцип Клаузиуса. Можно назвать несколько причин, объясняющих, с одной стороны, эвристичность этого принципа, который до сих пор не вызывает ничего, кроме раздражения, у догматиков - безразлично, естествоиспытателей или философов, с другой - неудачи его критиков.

Первое - сложности любых противостоящих этому принципу „игр с бесконечностью”, каковы бы ни были их концептуальные основания. Возможно, только после глубоких исследований Г.И. Наана [38] стало выясняться, сколько недоразумений ожидает нас при постоянно совершаемых подменах одного типа бесконечности другим (например, бесконечности как безграничной протяженности, метрической бесконечности, характеризуемой отрицательной кривизной пространства или теоретико-множественной бесконечности). „Экстраполяция на бесконечность”, „неограниченная экстраполяция” и т.п. не должны казаться чем-то очевидным. И вполне естественно, что все попытки опровергнуть принцип Клаузиуса с помощью разного рода блужданий в лабиринтах бесконечности пока успехом не увенчались.

Вторая причина - использование неадекватного смысла термина „Вселенная как целое” - все еще обычно понимаемого в значении „всего существующего” или „тотальности всех вещей”. Неопределенность этого термина, вполне соответствующая неясностям употребления неэксплицируемых смыслов бесконечности, резко противостоит четкости формулировки самого принципа Клаузиуса. Понятие „Вселенная” в этом принципе не конкретизировано, но именно потому и возможно рассматривать проблему его применимости к различным вселенным, конструируемым средствами теоретической физики и интерпретируемым как „все существующее” лишь с точки зрения данной теории (модели).

И, наконец, третья причина: как сам принцип Клаузиуса, так и попытки разрешения выдвинутого на его основе термодинамического парадокса предвосхитили одну из черт постнеклассической науки _ включенность гуманистических факторов в идеалы и нормы объяснения, а также доказательности знаний. Эмоциональность, с какой на протяжении более сотни лет критиковали принцип Клаузиуса, выдвигали различные его альтернативы, анализировали возможные схемы антиэнтропийных процессов, имеет, пожалуй, мало прецедентов в истории естествознания - и классического, и неклассического. Принцип Клаузиуса явно апеллирует к постнеклассической науке, которая включает „человеческое измерение”. Естественно, в прошлом эта особенность рассматриваемых знаний еще не могла быть по-настоящему осознана. Но сейчас, ретроспективно, некие „зародыши” идеалов и норм постнеклассической науки мы находим в этих старых дискуссиях.

Литература

1. Степин В.С. Научное познание и ценности техногенной цивилизации // Вопросы философии. 1989. N 10. С. 3-18.

2. Казютинский В.В. „Космическая философия” К.Э. Циолковского и современная научная картина мира // К.Э. Циолковский и философские проблемы освоения космического пространства. М., 1988. С. 4-40.

3. Томсон-Кельвин В. О проявляющейся в природе общей тенденции к рассеянию механической энергии // Второе начало термодинамики. М.-Л., 1934. С. 180-182

4. Clausius R. Abhandlungen uber die mechanischen Wurmtheoriе. Braunschweig. Abt. 11. 1867.

5. Геккель З. Мировые загадки. М., 1937.

6. Умов Н.А. Эволюция атома // Собр. соч. Т. 3. М., 1916. С. 262-287.

7. Циолковский К.Э. Второе начало термодинамики. Калуга, 1914.

8. Энгельс Ф. Диалектика природы // Маркс К., Энгельс Ф. Избр. соч. Т. 5. М., 1986. С. 371-628.

9. Щукарев А.Н. Учение об энергии и энтропии в элементарном изложении. М., 1912.

10. Шишковский Б.А. Энергия и Энтропия. Киев, 1909.

11. Гвай И.И. О малоизвестной гипотезе К.Э. Циолковского. Калуга, 1959.

12. Больцман Л. Лекции по теории газов. М., 1956.

13. Поликаров А. Относительность и кванты. М., 1966.

14. Казютинский В.В. Космическая философия К.Э. Циолковского и постнеклассическая наука. // Космонавтика и перспективы человечества: философско-социальный аспект. М., 1991. С. 4-45.

15. Циолковский К.Э. Знаменательные моменты моей жизни // Циолковский К.Э. Сборник статей. М., 1939.

16. Циолковский К.Э. Кинетическая теория света // Известия Калужского общества изучения природы местного края. Калуга, 1919. С. 41-80.

17. Хвольсон О.Д. Гегель; Геккель, Коссут и двенадцатая заповедь. Критический этюд. СПб, 1911.

18. Пригожин И. От существующего к возникающему. М., 1985.

19. Гленсдорф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций. М., 1973.

20. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. М., 1962.

21. Джинс Дж. Физика Вселенной. Природа, N 1, 1929.

22. Джинс Дж. Движение миров. М., 1933.

23. Jeans J. The Universe around us. L., 1930.

24. Eddington A.S. New Pathways in Science. Cambridge, 1935.

25. Винер Н. Кибернетика и общество. М., 1958.

26. Бронштейн М.П. К вопросу о возможной теории мира как целого// Основные проблемы космической физики. Харьков-Киев, 1934. С. 186-215.

27. Толмен Р. Относительность, термодинамика и космология. М., 1974.

28. Зельдович Я.Б., Новиков И.Д. Релятивистская астрофизика. М., 1964.

29. Цицин Ф.А. Понятие вероятности и термодинамики Вселенной // Философские проблемы астрономии ХХ века. М., 1976. С. 456-477.

30. Плоткин И.Р. Некоторые замечания о законе возрастания энтропии // Труды шестого совещания по вопросам космологии. М., 1959. С. 228-240.

31. Станюкович К.П. Гравитационное поле и элементарные частицы. М., 1965.

32. Цицин Ф.А. Выступление // Труды шестого совещания по вопросам космогонии. М., 1959. С. 225-227.

33. Терлецкий Я.П. Проблемы статистической физики и термодинамика гравитирующих систем // Труды шестого совещания по вопросам космогонии. М., 1959. С. 214-218.

34. Моисеев Н. Человек и ноосфера. М., 1990.

35. Курдюмов С.П. Законы эволюции и самоорганизации сложных систем. Препринт ИПМ им. М.В. Келдыша АН СССР N 45. М., 1990.

36. Knyazeva E.N., Kurdyumov S.P. Synergetics at crossroads of the Eastern and the Western cultures. Preprint N 28, Кeldysh institute of Applied Mathematics Russian Academy of Science.Moscow, 1994.

37. Цицин Ф.А. Термодинамика, Вселенная и флуктуации // Вселенная, астрономия, философия. М., 1988. С. 142-156.

38. Наан Г.И. Понятие бесконечности в математике и космологии // Бесконечность и Вселенная. М., 1969. С. 7-77.

Дубровский В.Н., Молчанов Ю.Б.

Самоорганизация пространства-времени в процессе эволюции Вселенной

Возникновение и развитие объектов нашей Вселенной связано с ее эволюцией как целого. Когда это было осознано, познание Вселенной пошло в двух направлениях: а) обобщение уже разработанных теорий на все более и более глубокие уровни ее организации; б) их космологического применения.

Но отдельные объекты обнаруживают самоорганизующие свойства, которые в первом приближении могут служить моделью самоорганизационных процессов и во Вселенной в целом. Изучение процессов самоорганизации в неорганической природе показало, что для возникновения организованной системы из низкоорганизованной требуется привести последнюю в сильно возбужденное состояние, весьма далекое от равновесия, после чего некоторые флуктуации, существующие в системе, резко усиливаются и система переходит в новое, организованное состояние. „...Возникновение процессов самоорганизации связано с особенностями поведения флуктуаций. Объясняется это тем, что в самоорганизующейся системе обязательно возникают те или иные неустойчивости, в результате которых происходит усиление некоторых возмущений, в том числе и внутренних флуктуаций” [1, c. 479-480]. Эта схема процессов самоорганизации отдельных систем применима и к процессам самоорганизации на ранних стадиях эволюции Вселенной.

Для возникновения процесса самоорганизации необходимы некоторые условия, одним из которых является нестабильность системы, наличие в ней флуктуаций. Стабильная система не допускает (в определенных пределах) своей дестабилизации, несмотря на внешние воздействия; но как вызвать дестабилизацию системы? Может ли система сама по себе прийти в сильно неравновесное состояние? Опыт (в соответствии с законом возрастания энтропии) показывает, что для вывода из равновесия необходимы внешние воздействия. Поэтому если акт самоорганизации есть внутренний процесс, то для его подготовки необходимы внешние дестабилизирующие факторы, переводящие систему в сильно возбужденное состояние. Значит процесс самоорганизации в целом (дестабилизация + скачок к организации), рассматриваемый относительно какого-либо фрагмента Вселенной, включает в себя единство внешнего и внутреннего.

Но если рассмотреть такую систему, как природа в целом (множество миров), для которой нет ничего внешнего, то возможно ли в данном случае говорить о процессе ее самоорганизации. На наш взгляд о самоорганизации природы в целом можно говорить лишь в смысле наличия самоорганизации в ее отдельных подсистемах, находящихся во взаимодействии с другими ее подсистемами. Дестабилизация в системах может происходить как за счет внутренних противоречий в них, так и за счет внешних противоречий системы с другими системами, вступающими с ней в контакт. Поэтому ответ на вопрос об источниках самоорганизации будет таков: если система целостна (замкнута), то самоорганизация в ней может возникнуть только за счет внутренних противоречий, если же она открыта, то, кроме того, вносят свой вклад и внешние противоречия. Наша Вселенная может быть одним из элементов множества миров, потому говоря о ее рождении в процессе самоорганизации, следует иметь в виду возможные внешние дестабилизирующие факторы.

1. Процессы самоорганизации в ранней Вселенной

Современные представления об эволюции Вселенной основываются на стандартной космологической модели Большого взрыва, которая подтверждается наблюдаемым в настоящую эпоху расширением нашей Вселенной, открытием реликтового микроволнового излучения и т.д. Согласно этой модели, вначале существовала некая „первоматерия” с исключительно высокой степенью симметрии, эволюция которой привела к Большому взрыву. Где-то около планковского времени образовались сначала суперструнный вакуум, а затем суперструны.

Новый этап эволюции Вселенной связан с возникновением элементарных частиц, как колебательных мод суперструн, которые вышли на сцену с уменьшением планковской температуры. Энергия, заключенная в суперструнном вакууме, трасформировалась в энергию натяжения струн и далее в энергию возникающих частиц.

Вначале вещество Вселенной должно было находиться в тепловом равновесии с высокоэнергетическими фотонами. Через 109 с после рождения Вселенной (можно считать, после Большого взрыва), когда характерная температура понизилась до 103 К, вещество и излучение разделились (в это время возникло космическое фоновое излучение) и в дальнейшем их охлаждение происходило независимо.

Последующая эволюция Вселенной представляется следующим образом. К 1010 с образовались Солнце и звезды. Около 1017 с возникла жизнь, которая будет продолжаться в известных формах до 1022 с, затем Солнце потухнет и цивилизация на Земле погибнет. В настоящее время Вселенная состоит из звезд, объединенных в галактики, и других объектов (квазаров, нейтронных звезд, черных дыр и т.д.). Она расширяется так, как будто части ее продолжают разлетаться после Большого взрыва. Будет ли это расширение продолжаться вечно или же оно сменится сжатием, которое приведет Вселенную к ее первоначальному состоянию, зависит от плотности вещества в ней: если она превышает критическую (10-29 г/см3), то Вселенная должна коллапсировать (закрытая модель Вселенной), если же она меньше критической, то расширение будет продолжаться (открытая модель Вселенной). По мере расширения все вещество во Вселенной будет распадаться (распад протона, предсказываемый теорией Великого объединения, происходит через 1038 с (после Большого взрыва), в конце концов останутся лишь стабильные частицы (некоторые лептоны и фотоны).

Описанная модель позволяет выделить ряд процессов самоорганизации и деградации:

1. Исходный вакуум.

2. Возникновение суперструн.

3. Рождение частиц.

4. Разделение вещества и излучения.

5. Рождение Солнца, звезд, галактик.

6. Возникновение цивилизации.

7. Гибель Солнца.

8. Гибель Вселенной.

Согласно стандартной модели, исходным состоянием Вселенной было квантовое вакуумное состояние. С нашей точки зрения - это важное основоположение космологии, свидетельствует о качественной неуничтожимости материи и движения. Образованию суперструн предшествовало возникновение стабильной метрики пространства-времени суперструнного вакуума. Важнейшим этапом самоорганизации Вселенной являлось рождение частиц, а затем нарушение суперсимметрии, после чего стала возможной идентификация фермионов и бозонов и, тем самым, разделение вещества и сил. Отделение изучения от вещества позволило ему стать связующим звеном меду вещественными объектами. С возникновением Солнца, звезд и галактик появились базовые объекты для отсчета движений макротел.

Стандартная космологическая модель охватывает основные этапы в эволюции Вcеленной, однако она не отвечает на вопрос о причине Большого взрыва (космического отталкивания). В настоящее время предложена новая, инфляционная модель начального этапа (10-42 - 10-32 с от рождения Вселенной) эволюции Вселенной [2, 3], согласно которой в указанном интервале времени Вселенная находилась в неустойчивом состоянии, называемом „ложным” вакуумом, имела нулевую энергию и обладала аномально большой (для истинного вакуума) плотностью (1077 г/см3). Существенным свойством „ложного” вакуума является наличие в нем отрицательного давления, создающего силу отталкивания, которая ведет к экспоненциальному расширению Вселенной (ее диаметр увеличился в 1050 раз), сопровождающемуся колоссальным возрастанием (до 1068 Дж) энергии и переходом в состояние истинного вакуума. Распад „ложного” вакуума привел к тому, что „после периода колоссального расширения сформировалась наконец фаза с нарушенной симметрией. Это привело к выделению плотности энергии „ложного” вакуума и как следствие - к рождению огромного количества частиц. Область подверглась повторному разогреву до температуры около 1027 К. ...Начиная с этого момента область остывает и расширяется в соответствии со стандартной моделью Большого Взрыва [4, c. 122]. Спонтанное возникновение энергии в результате физических процессов еще недавно считалось неприемлемым, не говоря уже о том, что традиционное мышление привыкло к тому, что „из ничего ничего не возникает”[см. [5]].

А. Гус и П. Стейнхардт видят достоинство этой модели в том, что в ней начальные условия эволюции Вселенной имеют скорее философский, чем физический характер, ибо „...очень сложно выявить какие-либо наблюдательные результаты влияния условий, предшествующих фазе раздувания” [4, c. 127]. Фактически при любых начальных условиях Вселенная эволюционирует как раз в то состояние, которое описывается затем стандартной моделью. Это позволяет предположить, что Вселенная возникла из „ничего”.

“В настоящее время нет достаточных оснований полагать, что вся Вселенная в целом родилась примерно 1010 лет назад в сингулярном состоянии, до которого классического пространства-времени не было вообще. Инфляция могла начинаться и кончаться в разное время в различных областях Вселенной...” [6, c. 229]. Сейчас в рамках квантовой космологии обсуждается вопрос о возможности существования множества миров с характерными для каждого мира фундаметальными физическими параметрами. В пользу такой гипотезы существует ряд аргументов (наличие космологических квазисингулярностей со сверхплотным состоянием материи, выводы инфляционной модели эволюции Вселенной, интерпретация квантовой механики в духе Эверетта-Де Витта и т.д.). Этот ансамбль миров, допустимых физическими законами, может возникать из единого мирового вакуума без затраты энергии, так как полная энергия Вселенной (и, видимо, любого другого мира) равна нулю (масса вещества внутри Вселенной полностью „уравновешивается” отрицательной энергией связи этой массы). Поэтому число возможных миров определяется не энергией вакуума, а соответствующим набором физических параметров, дающим возможность возникшим мирам право на длительное самостоятельное существование.

Другое возможное уточнение стандартной космологической модели эволюции Вселенной связано с теорией супергравитации, в частности, с обобщением модели Калуцы-Клейна, согласно которой на ранних стадиях эволюции Вселенной пространство-время имело 11 равноправных измерений. Компактификацию семи измерений можно связать с инфляцией и считать „движущую силу” инфляции побочным продуктом взаимодействий, проявляющихся через дополнительные измерения пространства. Значит многомерное пространство-время было характерно для вакуума на инфляционной стадии его развития. На доинфляционных стадиях пространственно-временные характеристики вакуума не будут концептуальными, т.е. можно говорить о метрической самоорганизации вакуума.

С точки зрения суперструнной теории, сразу после Большого взрыва все 10 измерений пространства-времени должны быть свернуты. При последующем расширении Вселенной 4 измерения увеличились, 6 измерений пространства остались компактифицированными [7, c. 37]. Следует отметить, что „...замкнутость мира по всем измерениям является нормальным свойством мира, а размыкание по четырем классическим размерностям является примечательной их особенностью” [8, c.80].

Теперь можно уточнить начальные вехи эволюции Вселенной:

1а. Неметрический вакуум (эволюционирующий до метрического 10-мерного вакуума).

2а. Рождение квантованного 10-мерного струнного поля (эволюционирующего до метрически неустойчивого струнного поля).

3а. Появление неустойчивого метрического поля (эволюционирующего до 4-мерного поля).

4а. Рождение классического гравитационного поля.

5а. Появление предельного случая классического гравитационного поля - плоского 4-мерного метрического поля.

Метрика пространства-времени возникла сразу после Большого взрыва. Процессы становления устойчивых 10- и 4-мерных метрик связаны с появлением соответственно квантованного струнного и классического гравитационного полей и являются важными для концептуального описания пространства-времени.

Следует обратить внимание, что процессы самоорганизации имеют прямое отношение к процессам нарушения симметрии. Все развитие Вселенной, от ее рождения до современного состояния, есть последовательность нарушений симметрий, ведущая к появлению все большего многообразия природных структур из первоначальной единой целостной высокосимметричной структуры „первоматерии”. Сказанное можно распространить и на возникновение жизни, различных существ, языков, культур, искусств, религий и т.д. Всякий раз, когда нарушалась симметрия (спонтанно или неспонтанно), появлялось нечто новое. Можно сказать, что все существующее сейчас есть результат нарушения симметрии.

При изучении физикой все меньших и меньших пространственных масштабов открываются закономерности, которые переносятся на соответствующие этапы эволюции Вселенной. Например, при энергиях 102 ГэВ слабые и электромагнитные взаимодействия объединяются, такое же единство мы находим до 10-10 с после Большого взрыва; при энергиях 1015 ГэВ сильные и электрослабые взаимодействия неразличимы, такую же неразличимость находим до 10-35 с после Большого взрыва и т.д. Поэтому мы обнаруживаем единство физического мира с одной стороны и возникновение многообразия физических объектов (и их взаимодействий) в процессе самоорганизации Вселенной - с другой стороны. Это является естественнонаучным выражением философской мысли о связи принципа развития с принципом единства мира. Самоорганизация связана с единством, ибо приводит к качественно новым состояниям на основе предшествующих состояний. Но она связана и с нивелированием единства, ибо сам факт самоорганизации отрицает предшествующие состояния. Самоорганизация возможна только в противоречивой системе, наличие же противоречий нарушает единство. Поэтому и сам процесс самоорганизации противоречив: подчеркивая единство мира, самоорганизация в то же время разрушает это единство, давая качественное разнообразие в нем. Единство и многообразие являются двумя сторонами единого процесса самоорганизации.

Современные представления о возникновении Вселенной связаны с идеей спонтанного квантового рождения ее из „ничего” [9]. Эта идея родилась в силу того, что полный электрический заряд, полный момент, полная энергия (гравитационная и негравитационная) наблюдаемой Вселенной примерно равны нулю. Полный импульс зависит от движения наблюдателя, потому его абсолютная величина не может быть установлена, закона же сохранения барионного заряда не существует. Квантовое рождение Вселенной стало обсуждаться с 1973 г., когда появилась статья Е.П. Трайона [10]. Согласно Трайону, мир вначале представлял собой пустое плоское пространство-время (с нулевой энергией), в котором осуществлялось соотношение неопределенностей для энергии и времени, что гарантировало беспричинное появление (а затем исчезновение) энергии в малых интервалах времени. Квантовые флуктуации такого рода мирового вакуума, кооперируясь, породили, в конце концов, условия, необходимые для рождения нашей Вселенной. Поскольку для произвольной геометрии пространства-времени понятие энергии не определено, то эта модель подверглась переосмыслению. Были предложены другие модели рождения Вселенной. Например, полагалось, что Вселенная возникла как некоторая локальная квантовая флуктуация метрики, причина которой, однако, не указывалась, была предложена несингулярная модель, согласно которой Вселенная родилась путем квантовомеханического туннельного эффекта из классического пространства-времени с метрикой Робертсона-Уокера. Большой взрыв интерпретировался в виде радиоактивного распада, происходящего в огромных масштабах.

Все указанные модели, постулируя пространственно-временной мировой фон, из которого появилась Вселенная, не решали вопроса о возникновении этого фона. В модели А. Виленкина [11] рождение Вселенной трактуется как происходящее спонтанно из абсолютного ничто путем квантового туннелирования в пространство де Ситтера. Таким образом, само мировое пространство-время рождается из ничего, туннелирование (аналогичное Большому взрыву) приводит сразу к метрике Робертсона-Уокера. Вселенная возникает в симметричном вакуумном состоянии, которое затем распадается и начинается инфляция, после окончания которой Вселенная эволюционирует согласно стандартной модели. Эта теория не постулирует никакого начального состояния до туннелирования (сингулярности, пространственно-временного фона и т.д.), поэтому ее можно относить не только к какой-либо одной Вселенной, но к миру в целом.

Если вне родившейся Вселенной ничего нет, то волновая функция ее не зависит от времени. Это значит, что Вселенная в целом не есть явление, но есть вещь в себе, а потому она эквивалентна абсолютному ничто и могла возникнуть из абсолютного ничто. Но если Вселенная возникла из ничего, то, значит, это ничто неустойчиво. Неустойчивость его за счет внешней причины следует исключить, ввиду начального предположения. Значит ничто неустойчиво по своей собственной природе, т.е. оно не ничто, а нечто, способное квантовым флуктуациям (то взрываться, то обращаться в ничто, то порождать кванты пространства-времени, то уничтожать их). Это значит, что ничто есть просто аспект пространственно-временной пены, мирового пространства-времени. А если пена находится в динамическом равновесии с классическим пространством-временем, то ничто, в конце концов, порождает классическое пространство-время.

Возникшая Вселенная есть вещь в себе, целостное бытие, но как только во Вселенной рождается множественность, она становится явлением. Для мыслящего существа (способного к сознанию, самосознанию, оценке и принятию решений), Вселенная представляется в виде множественного бытия, пространственно-временного мира явлений, за которым, однако, скрывается целостность. И вещь в себе, и явление, и целостность, и множественность суть аспекты действительности, диалектические противоположности, познаваемые соответственно путем интеллектуального и чувственного созерцаний. Рождением мышления Вселенная показывает саму себя (при познании ее) во всей своей внутренней красоте, проявляющейся через множественный мир явлений. Целостность же сама по себе малоинтересна в силу ее эквивалентности ничто, в котором, собственно, нечего познавать (в этом смысле вещь в себе непознаваема).

Концепция квантового рождения Вселенной из ничего философски интересна не только потому, что пресекает дальнейшие вопросы о том, из чего возникла Вселенная, но и вследствие порождения мыслей о роли мышления во Вселенной, о взаимоотношении вещей в себе и явлений, целостного и множественного бытия и ставит вопрос о возможности включения в космологию собственных степеней свободы мышления [6, c. 248].

Понятие абсолютного ничто, как основы мира, впоследствии стали обходить. Например, Я.Б. Зельдович сначала разделял точку зрения А. Виленкина, но в статье [12] по материалам симпозиума встал на точку зрения Е.П. Трайона, взяв „ничего” в кавычки и полагая, что в начальном состоянии не было ничего, кроме вакуумных флуктуаций всех физических полей, включая гравитационное, что трехмерная геометрия образовалась в результате квантовых флуктуаций из квантованного пространства-времени.

Но если Вселенная родилась как замкнутая с планковскими размерами в планковской области мирового пространства-времени, имеющего метрику Минковского, то под „ничто” можно понимать область пустого пространства-времени Минковского. Вместо рождения всего мира из абсолютного ничто и его последующего обращения в ничто сейчас рассматривают нескончаемый процесс взаимопревращения классического пространства-времени и пространственно-временной пены, в котором или малы, или велики квантовые флуктуации метрики. Такая модель постулирует вечное существование квантового и классического пространственно-временного фона.

2. Самоорганизация пространства-времени и форм причинности при развитии Вселенной

Рассмотрим процесс самоорганизации пространства-времени в связи с самоорганизацией Вселенной, ведущей к эволюции физических объектов, на которых можно эксплицировать различные концепции пространства-времени. Исходный неметрический вакуум можно охарактеризовать доинфляционным пространством и временем. Большой взрыв привел к эволюции вакуума, достигшей в конце концов метрической определенности, характеризующейся суперструнным вакуумным пространством-временем, затем возникло 10-мерное квантованное суперструнное поле и соответствующее ему суперструнное пространство-время. С акта самоорганизации суперструнного поля до развертывания его четырех измерений имело место суперструнное пространство-время. С возникновением частиц и образованием гравитационного поля процесс самоорганизации привел к классическому гравитационному пространству-времени. Последнее приобрело фундаментальное значение, ибо все эволюционирующие процессы внутри Вселенной (на масштабах больше планковских) можно рассматривать как происходящие на его фоне. Кривизна гравитационного пространства-времени уменьшалась с увеличением радиуса Вселенной, при некотором радиусе (в малых областях) пространство-время можно считать плоским. Переход к плоскому пространству-времени не является качественным скачком, поэтому не принадлежит к процессам самоорганизации материи.

После отделения вещества от излучения, возникновения больших масс (звезд, галактик), дальнейшего увеличения радиуса Вселенной становится возможным реализовать идею реляционного пространства-времени, но после распада барионов реляционное пространство-время опять потеряет свой смысл. Оно имеет значение лишь в небольшом оазисе на шкале эволюции Вселенной, связанном с существованием макротел и излучения.

Итак, базовым концептуальным пространством-времени во Вселенной является вакуумное пространство-время, которое существенно на ранней стадии ее эволюции. Суперструнное пространство-время возникло из него и преобладает на следующей стадии эволюции Вселенной планковской эпохи. Классическое гравитационное пространство-время возникло из суперструнного пространства-времени и существенно для послепланковской эпохи. Реляционное пространство-время преобладает в областях слабого гравитационного потенциала, наполненных макротелами и электромагнитным излучением. Оно не возникло из классического гравитационного пространства-времени, но существует на его фоне.

Принцип самоорганиизации материи связан с фактом возникновения более организованных структур из менее организованных. Но организованность и фундаментальность - это разные вещи, фундаментальная структура (единый вакуум) самая хаотическая и нестабильная, именно из нее и рождаются менее фундаментальные, но более организованные структуры. В отношении метрической самоорганизации во Вселенной можно сказать, что появление вакуумного, суперструнного и классического гравитационного (но не реляционного) пространства-времени есть безусловно процессы, связанные с метрической самоорганизацией материи. При этом псевдориманово 4-мерное пространство-время есть более организованная структура, чем суперструнное 10-мерное пространство-время (а классическое гравитационное поле более организовано, чем суперструнное поле). Вакуумное же пространство-время, будучи самым фундаментальным, - наименее организовано. Принцип метрической самоорганизации материи может служить критерием для отбора фундаментальных концепций пространства-времени.

Как известно, в развитии фундаментальных физических теорий можно усмотреть принцип соответствия, согласно которому, если теорию, построенную для одного структурного уровня материи, обобщить на более фундаментальный ее уровень, то первая теория будет вытекать из второй как ее предельный случай, т.е. законы менее фундаментального уровня являются частным случаем законов более фундаментального уровня. Можно ли увидеть принцип соответствия между концепциями пространства-времени? Положительный ответ на этот вопрос позволяет дать принцип метрической самоорганизации материи, который, к тому же, позволяет понять, почему следует отобрать в качестве основных только три фундаментальные физические концепции пространства-времени (вакуумную, суперструнную и классическую гравитационную). На первый взгляд кажется, что принцип соответствия теорий (например, классической механики, СТО и ОТО) можно перенести и на принцип соответствия концепций пространства-времени. Однако это не так. Между принципами соответствия физических теорий и пространственно-временных концепций имеется существенное различие ввиду того, что многие физические теории, как исходные, так и обобщенные, основываются на одной и той же концепции пространства-времени. Эволюцию же физики от классической механики до СТО нельзя рассматривать как скачок в концептуальном описании пространства-времени, но лишь как уточнение классической гравитационной концепции пространства-времени. Когда эта концепция была уточнена (Эйнштейн схватил идею о существенности полевого аспекта материи в физической экспликации пространства-времени) и на ее основе построена вся физика, но только после этого стал возможен качественный скачок к новой, суперструнной концепции пространства-времени. Реляционная концепция пространства-времени в таком случае оказывается на окраине внимания, она существенна только в практических целях.

Говорить о преемственности пространственно-временных концепций при расширении научного познания можно на двух уровнях: уровне математического представления и уровне физической экспликации. Нетрудно проследить переход от плоского метрического инерциального поля к гравитационному и далее суперструнному полям или от 4-мерного пространства-времени Микковского к 4-мерному пространству-времени Римана и далее к 10-мерному суперструнному пространству-времени.

Наличие самоорганизующихся систем позволяет по-новому взглянуть на причинность. Под физической причинностью понимают наличие неких воздействий, в результате которых происходит изменение в материальной системе. Следует различать состояние материальной системы и переход ее в новое состояние (процесс). Процесс может описываться, а может и не описываться эволюционным уравнением. Состояние будет классическим, если оно строго определено, и статистическим, если оно вероятностно. По характеру воздействий причины могут быть внешними, внутренними и совместными (теми и другими). Переходы из одного состояния в другое могут быть однозначно определенными или вероятностными, могут совершаться под действием внешних или внутренних (или совместных) воздействий. Однозначные переходы можно назвать динамическими, вероятностные - статистическими, они определяются типом воздействий, среди которых можно выделить динамические и статистические.

Состояния рассматриваются в определенный момент времени и в определенной области пространства, переходы же происходят в течение определенного промежутка времени, как в ту же, так и в другую область пространства. Поэтому причинность связана не только с типом систем, но и со свойствами пространства-времени, которые могут быть различными в различных своих частях. Поскольку вместе с эволюцией Вселенной эволюционирует и пространство-время, то будет изменяться и форма причинности. Значит, в причинности можно выделить два аспекта: системный и пространственно-временной.

Обычно рассматривают причинность по отношению к переходам (процессам), но концепция самоорганизации материи показывает, что переходы связаны с состояниями и могут происходить только из специфических (сильно возбужденных) состояний. Поэтому причинность следует распространить и на состояния.

Выделим обычные формы системной причинности. Если система классична, как по своим состояниям, так и по переходам, то ее можно назвать вполне детерминированной (примерами могут служить классическая система материальных точек, классическое электромагнитное поле). Вполне детерминированная система дважды инертна (как по состоянию, так и по переходу) в том смысле, что она неспособна к самодвижению, ибо все в ней строго определено и никаких отклонений (флуктуаций) быть не может. Систему, статистическую по своим состояниям, но динамическую по переходам, можно назвать детерминированной (пример - идеальный газ). В детерминированной системе заложена возможность к саморазвитию, ибо увеличение флуктуаций ее состояния может привести к необратимым последствиям. Система, классическая по своим состояниям, но статистическая по переходам, будет статистически детерминированной (например, броуновские частицы). Такие системы связаны с необратимостью, они играют большую роль, ибо уже на классическом уровне могут демонстрировать роль случая. Если же система статистична как по своим состояниям, так и по переходам, то она будет вполне статистически детерминированной. Таковыми являются все микросистемы. Вполне статистически детерминированные системы являются фундаментальными системами природы и основными источниками ее эволюции. Их обобщением являются особые, самоорганизующиеся системы, которые, сильно флуктуируют по начальным данным и по конечным состояниям. „...На всех уровнях, будь то уровень макроскопической физики, уровень флуктуаций или микроскопический уровень, источником порядка является неравновесность. Неравновесность есть то, что порождает „порядок из хаоса” [13, c. 357]. Сказанное позволяет выделить пять форм системной причинности: вполне детерминированную, детерминированную, статистически детерминированную и самоорганизационную формы.

Необратимость приводит к глубоким изменениям понятий пространства, времени и динамики [14]: время, связанное с флуктуациями, отлично от времени, связанного с обычными движениями, оно является скорее оператором, чем параметром, динамика должна быть включена в более широкий формализм и т.д. Сказанное можно отнести и к начальному этапу эволюции нашей Вселенной. Пространство, время и связанная с ними причинность до Большого взрыва могут быть названы доинфляционными.

Необходимо выделить формы пространственно-временной причинности, Д.И. Блохинцев отмечал: „...Причинность можно рассматривать как геометрическую категорию и исследование вопросов причинности есть лишь один из возможных аспектов анализа геометрии” [15, c. 135]. Поэтому формы причинности можно классифицировать и по геометрии пространства-времени. Согласно Р. Герочу [16], если в физических процессах происходит изменение топологии пространства-времени, то оно воспринимается с точки зрения старой топологии как нарушение формы причинности. Поэтому переходы от Большого взрыва к свернутому метрическому пространству-времени, от него к 10-мерному пространству-времени суперструнной теории и далее к 4-мерному сильно развернутому псевдориманову пространству-времени связаны с изменением формы причинности. Поэтому пространственно-временная причинность эволюционирует вместе с эволюцией пространстива-времени в связи с эволюцией Вселенной [17]. При этом можно выделить следующие концептуальные формы пространственно-временной причинности, соответствующие основным стадиям эволюции Вселенной и пространственно-временным концепциям, существенным для них: вакуумную (характерную для метрически организованного вакуума), суперструнную (характерную для суперструнного поля), гравитационную (характерную для наблюдаемого мира), в частности, тривиальную гравитационную (характерную для процессов, происходящих в 4-мерном пространстве-времени Минковского).

На каждой стадии пространственно-временной эволюции Вселенной имеют место определенные формы системной причинности, всегда сопровождающей пространственно-временную причинность. Следует отметить самоорганизационную форму при переходе от Большого взрыва к метрическому суперструнному вакууму, а также при переходе от суперструнного поля к гравитационному полю. Однако нельзя рассматривать эволюцию системного аспекта причинности в связи с эволюцией Вселенной, ибо процессы самоорганизации происходят и сейчас в отдельных участках Вселенной вне зависимости от ее эволюции. Значит, самоорганизационная форма причинности не эволюционирует, а проявляется по-разному в разные моменты времени на разных участках эволюционирующей Вселенной. То же самое можно сказать и относительно других форм системной причинности. Поэтому системную причинность можно назвать локальной причинностью в противоположность глобальной причинности, связанной с пространством-временем. Таким образом, можно ввести принцип соответствия различных форм пространственно-временной причинности, аналогично тому, как это было сделано для концепций пространства-времени.

Литература

1. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах: От диссипативных структур к упорядоченности через флуктуации. М., 1979.

2. Guth A.N. Inflationary Univrse: A Posiible Solution to the Horizon and Flatness Problems // Phys.Rev.Ser. D. 1981. V. 23, No. 2. P. 347-356.

3. Linde A.D. A New Inflationary Uniwese Scenario: A Possible Solution of the Horizon, Flatness, Homogeneity. Isotropy and Primordial Monopole Problems // Phys. Lett. Ser. B. 1982. V. 108. No. 6. P. 389-393.

4. Guth A.H., Steinhardt P.J. The Inflationary Universe // Sci.Amer. 1984. V. 250. No. 5. P. 116-128.

5. Ломоносов М.В. Избранные произведения. Т. 1. Естественные науки и философия. М., 1986.

6. Линде А.Д. Физика элементарных частиц и инфляционная космология. М., 1990.

7. Грин М.Б. Суперструны // В мире науки. 1986. N 11.

8. Владимиров Ю.С. Пространство-время: явные и скрытые размерности. М., 1989.

9. Grishchuk L.P., Zeldovich Ya.B. Complete Cosmological Theories // Quantum Structure of Space and Time/Ed. M.J. Duff, C.J. Isham. Cambridge, 1982. P. 409-422. Бутрын Ст. Идея спонтанного возникновения материи „из ничего” в космологии ХХ века // Вопр. философии. 1986. N 4. С. 70-83; Цехмистро И.З. К квантовому рождению Вселенной „из ничего” // Филос. науки. 1988. N 9. С. 91-95; Дубровский В.Н. Рождение Вселенной из „ничего” // Мировоззренческая направленность преподавания естественных и технических дисциплин: Тез.докл. 2-й респ. науч.-методич. конф. 8-9 июня 1990 / Фрунзе, 1990. С. 17-19.

10. Tryon E.P. Is rhe Uniwerse a Vacuum Fluctuation? // Nature. 1975. V. 246. P. 396-397.

11. Vilenkin A. Creation of Uniwerse from Nothing // Phys. Lett. Ser. B. 1982. V. 117. No. 1,2. P. 25-28.

12. Зелдович Я.Б. Рождение Вселенной из „ничего” // Вселенная, астрономия, философия / Под ред. Д.Я. Мартынова и др. М., 1988. С. 39-40.

13. Пригожин И. Стенгерс И. Порядок из хаоса. М., 1986.

14. Пригожин И. От существующего к возникающему. М., 1985.

15. Бохинцев Д.И. Пространство и время в микромире. 2-е изд., испр. М.: Наука, 1982.

16. Geroch R. Topology in General Relativity // J. Math Phys. 1967. V. No. 4. P. 782-786.

17. Дубровский В.Н., Молчанов Ю.Б. Эволюционирует ли время, пространство и причинность? // Вопр. философии. 1986. N 6. С. 137-144.

М.Д. Ахундов, Л.Б. Баженов

Эволюция Вселенной, причинность и нелинейность

1. Две эволюции

Эволюция, нелинейность, самоорганизация - слова, пожалуй, чаще других встречающиеся сегодня в многочисленных дискуссиях, ведущихся по самым фундаментальным проблемам мироздания. Мы бы хотели начать с обсуждения проблем эволюции. Сначала несколько терминологических замечаний.

Слово „эволюция” чрезвычайно многозначное (как, впрочем, и большинство слов, фиксирующих некоторые фундаментальные идеи и представления). Под эволюцией понимают: 1) развитие вообще, 2) обязательно плавное, постепенное развитие, в противоположность бурно протекающим, взрывным процессам, 3) чисто количественное изменение, в отличие от изменений коренных, качественных. В последующем изложении слово „эволюция” мы будем употреблять в первом смысле, как это больше принято в естественнонаучных исследованиях, где в выражениях „органическая эволюция”, „эволюция Вселенной”, „глобальный эволюционизм” термин „эволюция” используется именно в этом, наиболее общем смысле.

Можно, конечно, поставить вопрос: „А зачем увеличивать многозначность языка, вместо того, чтобы использовать в этом смысле доброе старое слово „развитие”? На наш взгляд, некоторый резон тут есть. Термин „развитие” широко использовался с древнейших времен в философской и натурфилософской традиции. Широкое использование термина „эволюция”, на наш взгляд, связано с проникновением идеи развития в естествознание и связано с постановкой проблемы развития на естественнонаучном уровне, в отличие от чисто натурфилософского.

Как хорошо известно, становление естествознания было сначала связано с отказом от идеи развития. Формирующееся естествознание должно было для первоначального ознакомления со своими объектами выделить их из системы разнообразных связей, отвлечься от возможного изменения и развития. Создаваемая естествознанием картина природы представляла последнюю как раз и навсегда данную и неизменную. И хотя отдельные проблески идеи развития присутствовали уже в ХYIII веке (Ж. Бюффон, М.В. Ломоносов, И. Кант) широкое вхождение идеи развития в естествознание - дитя ХIХ века.

Идея эволюции в естествознании XIX века нашла выражение в двух, долгое время рассматривавшихся как взаимоисключающие, формах: биологической (дарвиновской) и термодинамической (если и здесь использовать имя, то можно сказать - больцмановской). Любопытно заметить, что при всей противоположности этих двух эволюций, именно Л. Больцман назвал XIX век - веком Ч. Дарвина.

В чем же состояла указанная противоположность? На это можно ответить одной фразой: дарвиновская эволюция ведет к усложнению своих объектов, термодинамическая - к их упрощению и деградации; они действуют во взаимно противоположных направлениях. Гениальное открытие Дарвина состояло в нахождении им естественного механизма, способного вести живые организмы по пути возрастания разнообразия и сложности строения, как можно было бы сказать, пользуясь сегодняшним языком, по пути возрастания структурной информации биологических объектов. Этот механизм Дарвин назвал естественным отбором. В „Происхождении видов” Дарвин подробно описывает путь, которым он пришел к этой блестящей идее. Многовековая практика селекционеров привела к выведению большого множества улучшенных, в желательном человеку направлении, пород животных и сортов растений, используемых в сельском хозяйстве. И здесь механизм, которым действовали практики-селекционеры, лежал прямо на поверхности: опираясь на от природы присущую одомашненным животным и растениям изменчивость, селекционер производил отбор (селекцию) в нужном для себя направлении. Нельзя ли увидеть нечто подобное этому искусственному отбору в самой природе? Дарвин и сформулировал тезис о естественном отборе, который, опираясь на присущую живым организмам так называемую неопределенную изменчивость (которую он берет как данность, справедливо отмечая, что причины ее для понимания эволюции не важны), ведет их по пути непрерывного усложнения и увеличения разнообразия. Место сознательных целей человека в искусственном отборе занимает выживание наиболее приспособленных организмов в борьбе за жизнь, неизбежно возникающей на почве перенаселенности. Таким образом, Дарвин не просто обнаружил сам факт эволюции в живой природе, он открыл естественный механизм, обеспечивающий эту эволюцию. Мы отдаем себе отчет, что дарвиновская эволюция с самого момента выдвижения этой идеи и до сегодняшнего дня встречает достаточно многочисленные возражения. Эволюцию пытались и пытаются объяснить прямым приспособлением к среде, упражнением и неупражнением органов, стремлением организмов к совершенствованию, изначальной целесообразностью и т.д. На наш взгляд, все указанные факторы или не имеют места (упражнение и неупражнение органов) или по существу аппелируют к сверхъестественным факторам. Во всяком случае, ничего лучшего, чем объяснение через естественный отбор человечество до настоящего времени, по нашему убеждению, не придумало. Поэтому, хотя в адрес дарвиновской эволюции (называемой ее оппонентами „селекционизмом”) и сформулирован ряд серьезных замечаний, отношение к ней должно быть аналогично нашему отношению к демократии (согласно известному афоризму, хотя демократия и обладает массой недостатков, но ничего лучшего человечество не придумало).