А.Д.Суханов.
МАКС ПЛАНК
И НАЧАЛО НЕКЛАССИЧЕСКОЙ ЭРЫ
14 декабря 2000 г. исполняется 100 лет со дня выступления Макса Планка на заседании Немецкого физического общества с сообщением о законе распределения излучения черного тела. В тот день в физике впервые публично появилось понятие, которое впоследствии получило название кванта энергии. С этим же днем связано и рождение постоянной Планка.
Однако, справедливости ради, заметим (для тех, кто не знаком с подлинным текстом Планка), что помимо того в этой же работе были осмыслены и вычислены постоянная Больцмана, энтропия системы осцилляторов, число Авогадро и заряд электрона.
На первый взгляд, данное событие могло бы стать поводом для учреждения лишь профессионального праздника физиков, не более того. Ведь сколько крупнейших открытий в других науках не стало предметом общественного ликования. Но в данном случае речь идет о событии глобального масштаба. Ибо последствия его столь грандиозны, что, по-видимому, еще не оценены человечеством в полной мере.
На поверхности лежит следующее. Конечно, они вызвали переворот в физике, послужив основой для создания квантовой механики, об этом знают даже школьники. Цепная реакция влияния вышла за рамки физики. Она перекинулась на технологию, которая преобразила наш мир: средства связи, научная и бытовая аппаратура, медицинская техника, информационные системы и многое другое не были бы так совершенны и компактны, как сейчас. А что еще ждет нас впереди - новые мезоскопические эффекты, квантовые компьютеры и то, что пока не имеет названия!
Но как бы парадоксально это ни звучало, главное величие свершившегося тогда события все же не в этом. Можно смело утверждать, что в тот день был пересечен Рубикон, за которым открылось новое интеллектуальное пространство - пространство неклассического мышления, в котором расцвели не только физика и технология. Человечество обрело новый тип научной рациональности, освоение которого расширяет горизонты культуры в целом.
До Планка человечество, в основном, мыслило классически. В науке господствовала убежденность в том, что в природе нет случайности. Столпами классической науки являются однозначность исходных данных и контролируемость воздействия на изучаемый объект. Отсюда следует точная предопределенность всякого теоретического прогноза: его результат должен быть однозначным. Таковы механика Ньютона и электродинамика Максвелла. Специальная теория относительности Эйнштейна, перекинувшая мост между этими теориями, завершила построение целостной физической картины мира в классическом исполнении.
Классическая рациональность к тому же опирается на жесткую альтернативную логику, которой подвластен выбор только по принципу "или-или". Иными словами, ей недоступно сочетание противоречивых утверждений. На этом, кстати сказать, стоит и двоичная система кодирования информации в битах. Поэтому современные компьютеры, хоть и работают на микросхемах, рожденных квантовой электроникой, "думают" на классическом языке.
Фактически, классический подход подразумевает гипотезу о скрытых параметрах системы, которые на данном этапе пока неизвестны, но могут быть выявлены для устранения неопределенности ее поведения. Выдающийся философ М. Мамардашвили в связи с этим даже ввел метафору об абсолютной прозрачности системы для наблюдения.
Залогом объективности научного знания в его классическом варианте выступает исследователь природы как сторонний и бесстрастный наблюдатель происходящего. Казалось бы, этой стройной системе мышления ничего не грозило. На ее основе были получены выдающиеся результаты, которые повсеместно подтверждались жизнью. Благополучно ездили повозки и поезда, исправно работали паровозы и электрические двигатели, так что классические теории ничем себя не запятнали.
Но после того, как в физике произошла "ультрафиолетовая катастрофа", стало очевидно, что классическая наука беспомощна в поисках путей выхода из тупика. И в этом проявилась ограниченность классического миропонимания. Когда же Планком было найдено решение чисто физической проблемы, никто не предвидел глобальных последствий его новых идей. Однако со временем выяснилось, что радикальные мысли Планка открывают совершенно новые направления, за освоение которых возьмутся представители многих наук.
Начиная с Планка, человечество стало преодолевать классическую систему мышления. Можно сказать, что он стал отцом нового, неклассического мышления в естествознании, главная черта которого - признание стохастического характера явлений как неотъемлемого фактора бытия природы. Планк возвысил вероятность от вспомогательного средства, восполняющего неполноту данных, до уровня первичной категории в описании природы, так что идея скрытых параметров оказывается ненужной.
Неклассическое мировоззрение готово к тому, что информация об объекте по некоторым характеристикам принципиально ограничена определенным коридором точности. На этих исходных рубежах возникли новые укрепления науки, это - квантовая физика и статистическая термодинамика. В них наблюдаемые физические величины рассматриваются на уровне средних значений и одновременно принимаются во внимание их флуктуации.
Это значит, что изучаемый объект как бы не полностью доступен (прозрачен) для наблюдения. А происходит это потому, что его поведение обусловлено внешним, всегда макроскопическим окружением, как это, например, происходит с электроном в атоме водорода. Ведь вся его специфика связана с наличием протона. Аналогично, состояние теплового равновесия гарантируется контактом с термостатом.
Неклассически мыслящий естествоиспытатель - уже не зритель, а некий соучастник того, что исследует. Теперь, образно говоря, он препарирует (от prepare) систему, мысленно или экспериментально приготавливая то или иное ее состояние, и тем самым воздействует на нее в качестве макрообъекта.
Источник этой позиции кроется в признании того, что наряду с контролируемым воздействием в природе существуют и неконтролируемые воздействия на систему. Они осуществляются неустранимым макроокружением объектов (в виде атомных ядер, кристаллической решетки, лабораторного прибора или массивных теплопроводящих оболочек), приводя к флуктуациям характеристик системы.
Теперь физикам ясно, что есть два типа неконтролируемого воздействия. Одно - чисто квантовое. Оно является единственным при нулевой температуре. Его минимальной мерой служит постоянная Планка. Другое - тепловое, связанное с тем, что макроокружение объекта имеет определенную температуру. В нем аналогичные функции несет постоянная Больцмана. Символично, что обе постоянные обрели физический смысл благодаря Планку.
Последствия работы Планка для физики отразились в новом понимании поведения материи. На смену альтернативным моделям частицы и поля пришла двуединая корпускулярно-волновая модель, которая во многом отвечает сложности реальной природы.
Для человечества в целом важно, что за неклассическими идеями стоит совершенно иная - дополнительная - логика, в которой по принципу "и-и" совмещаются ортогональные возможности. Принцип дополнительности вышел за рамки физики и стал универсальным методологическим ориентиром познания.
Именно эта сторона открытия Планка имеет общечеловеческое измерение. Неклассическое мышление формирует образ мира не в виде аддитивного множества объектов, явлений и типов культур, а в виде сложной системы взаимодействия частей и целого. Благодаря ему строится целостная картина мира, принципиально не делимая на отдельные фрагменты.
Сегодня физика снова находится в поисках единства - теперь уже в рамках неклассического взгляда на природу. И здесь идеи Планка о двух типах неконтролируемого воздействия создают основу для их единообразной трактовки и тем самым открывают путь для установления глубоких взаимосвязей между квантовой динамикой и статистической термодинамикой. Примером объектов, где указанный синтез уже состоялся, могут служить пока еще экзотические черные дыры.
В середине XVI века изданием своей книги Н. Коперник открыл классическую эру в естествознании. Спустя 375 лет М. Планк своим докладом открыл новую эру - неклассическую эру в естествознании, многие свершения которой еще впереди. В этом заключается непреходящий идейный вклад Планка в общий культурный фонд человечества.
"За науку", 8 декабря 2000г.
|