После открытия субатомных частиц наш логический мир распался. Оказалось, что субатомные частицы ведут себя не так, как, по мнению ученых, им положено себя вести. Стали рушиться базовые принципы. Выяснилось, что возможны скорости, существенно превышающие скорость света. Было, например, доказано, что электрон, двигаясь с невероятной скоростью, может находиться одновременно в двух местах [4].
Словом, выяснилось, что реальный мир элементарных частиц и Вселенной не подчиняется классическим законам, которые так тщательно формулировали ученые.
Столкнувшись с неожиданными парадоксами, наука ХХ века подвергла сомнениям те самые законы, которые считались точными и постоянными в течение столетий. Появление теории относительности и квантовой механики неимоверно повысило возможности исследований. Но, даже опираясь на эти великие теории, наука оставалась беспомощной в двух жизненно важных областях: живые системы и турбулентность.
Судите сами. Классическая физика, используя теорию относительности, могла смоделировать процесс создания Вселенной от первой наносекунды Большого взрыва до настоящего времени, но она была не в состоянии создать модель потока крови, протекающей по левому желудочку человеческого сердца за одну секунду. Она, используя квантовую теорию строения вещества, могла смоделировать структуру вещества от кварков в составе атомов до галактических скоплений, но не могла создать модель формы облака или речного потока. Она так и не сумела ответить на самые фундаментальные вопросы, поставленные природой: как зародилась жизнь, что такое турбулентность, как во Вселенной, подчиняющейся закону повышения энтропии и неумолимо движущейся все к большему беспорядку, может возникнуть порядок?
И ко второй половине ХХ века стало создаваться ощущение, пусть и не выражавшееся открыто, что теоретическая физика далеко уклонилась от интуитивных представлений человека об окружающем мире.
Декан физического факультета Кембриджского университета, лауреат Нобелевской премии космолог Стивен Хокинг в 1980 году в обзорной лекции, посвященной развитию теоретической физики и названной «Не наступает ли конец физической теории?», выразил мнение многих ученых, заявив, что понимание законов природы в терминах хорошо освоенной физики элементарных частиц оставило без ответа вопрос о том, как применить эти законы к любым системам, кроме простейших. «Предопределенность бывает двух видов: одна ситуация – когда частицы, окончив свой бег между пластинами ускорителя, сталкиваются в пузырьковой камере, и совсем другая – в случае лоханки, наполненной мутной водой, или погоды, или человеческого мозга» [3].
Физика, которая опиралась на теорию относительности и квантовую механику, могла бы исчерпать себя, если бы не «третья революция» – наука о хаосе, которая подспудно развивалась из непопулярных областей физической науки, а ее приверженцы, изучающие облака и потоки горных рек, были большими энтузиастами, на которых их титулованные собратья смотрели как на людей не от мира сего.
Одним из основателей новой науки, науки о хаосе, стал талантливый физик, ученик Оппенгеймера, крупный специалист в области атомного оружия Митчелл Файгенбаум. Именно он, наблюдая за облаками, сумел открыть всеобщность нелинейных систем, которая означала, что различные системы ведут себя одинаково, и создать универсальную теорию перехода от упорядоченного состояния к турбулентному [3].
И начиная с середины 1970-х годов, когда ученые осознали, что довольно простые математические уравнения позволяют моделировать системы, столь сложные и неупорядоченные, как бурный водопад, исследователи в США и Европе (в том числе – в России) начали настойчиво и кропотливо изучать хаотические явления.
И оказалось, что в нашем мире нет дискретных категорий, нет фактической длящейся стабильности. Явления, которые ученые в течение столетий игнорировали как «случайные» отклонения, оказались краеугольным камнем реальности.
Десять лет спустя понятие «хаос» дало название стремительно развивающейся дисциплине, которая перевернула всю современную науку.
Стоит сразу же отметить, что слово «хаос» крайне неудачное название для этого открытия. Если бы потребовалось придумать самое неподходящее название этой теории, чтобы предельно запутать людей, то лучше, чем «хаос», мы бы ничего не нашли. Поскольку в традиционном понимании «хаос» – это беспорядок и безумие. На самом деле, наука о хаосе – это система представлений о различных формах порядка.
«Хаос представляет собой более высокую форму порядка, где случайность и бессистемные импульсы становятся организующим принципом скорее, нежели более традиционные причинно-следственные отношения в теориях Ньютона и Евклида»[5].
Стало ясно, хаос – не нов, он существовал повсюду еще до появления времени и человечества. Мы – продукт хаоса, а не изобретатели его. Хаос создал нас, и хаос будет влиять на нас и определять наше существование в будущем. Мы сами, наше тело, индивидуальность и все прочее развивались в результате хитрых взаимодействий между стабильностью и хаосом, порядком и беспорядком.
Хаос присутствует не только в наших мыслях и эмоциях. Он везде. Завихряется струйка сигаретного дыма, трепещет и полощется флаг на ветру, одна за другой капли воды из подтекающего крана то срываются вниз, то словно выжидают. Хаос обнаруживается и в капризах природы, и в траектории движения летательного аппарата, и в поведении автомобилей в дорожной пробке. Хаос более точно объясняет явления в области астрономии, биологии, химии, созидательных сил природы, магнитного поля Земли, экономики, галактических орбит, здоровья, человеческого сердца, дорожного движения, использования языка, поведения рынка. Каковы бы ни были особенности конкретной системы, ее поведение подчиняется одним и тем же недавно открытым закономерностям.
Теория хаоса является революционной теорией, основанной на никогда не прекращающемся изменении Гераклита.
Джозеф Форд описывает хаос как «динамику, вырвавшуюся, наконец, из оков порядка и предсказуемости системы… Возбуждающее разнообразие, богатство хаоса, рог изобилия возможностей». Родерик В. Йенсен определяет его как «неупорядоченное, непредсказуемое поведение детерминистических нелинейных систем». Дуглас Хофстадтер пишет: «Получается, что наводящий ужас хаос может скрываться за фасадом порядка, но вместе с тем в глубине хаоса всегда прячется сверхъестественный порядок» [6].
Жизнь показала, что законы природы являются гибкими, а не строгими, как это предполагалось классической физикой. Природа и структура Вселенной находятся в процессе постоянного изменения. Теория хаоса позволяет сконцентрироваться на процессе, в то время как классическая физика концентрировалась в основном на его содержании. Ценность философии хаоса состоит в том, что она учитывает и использует данные, которыми классические аналитики пренебрегали как случайными.
Теория хаоса опровергает прежние традиционные взгляды ученых на Вселенную. «Часовой механизм» Аристотеля неадекватен реальности. Считалось, что Вселенной управляют неизменные законы. Да, Вселенной действительно управляют законы, но эти законы не высечены на камне, они являются всеобщими и развивающимися. И они значительно более свободны, чем мы предполагали.
Известный английский физик Пол Дэвис пишет: «Нет детального плана, а только набор законов, обладающих встроенной возможностью приводить в действие интересные механизмы. Вселенная вольна создавать себя по мере своего развития. Предначертана общая схема развития, но не детали. Таким образом, существование разумной жизни на определенном этапе неизбежно: оно прописано, так сказать, в законах природы. Но человек, как таковой, далек от предопределения».
Именно поэтому, даже зная законы природы (например, за весной обязательно последует лето, и летом будет теплее, чем зимой), мы не можем предсказать погоду точно хотя бы на ближайшую неделю. Ибо нет и не может быть никакой предопределенности. К такому пониманию привела ученых наука о хаосе.
«Теория относительности разделалась с иллюзиями Ньютона об абсолютном пространстве – времени, квантовая механика развеяла мечту о детерминизме физических событий, и, наконец, хаос развенчал Лапласову фантазию о полной предопределенности развития систем» [3].
Н. А. Козырев и его теория времени
Еще совсем недавно физики, изучающие мир, утверждали, что согласно второму началу термодинамики мир стремится к хаосу, то есть со временем организованный и упорядоченный мир (планеты, звезды, галактики и т. д.) превратится в хаос.
Второе начало термодинамики гласит: ««Все естественные процессы в природе сопровождаются ростом энтропии». Энтропия – функция состояния термодинамической системы, характеризующая меру преобразования порядка в беспорядок.
При этом все виды энергии во Вселенной необратимо трансформируются в теплоту, которая, передаваясь от тел более нагретых к телам менее нагретым, приведет к выравниванию температуры всех тел во Вселенной на низком уровне, и наступит так называемая «тепловая смерть», обусловленная прекращением всех форм движения материи.
«Основываясь на втором начале термодинамики, мы считаем, что качество энергии неуклонно понижается; по мере того, как она все больше вырождается и наступает состояние хаоса, все события становятся существенно необратимыми. Энергия диссипирует везде и всегда; мир – это сосредоточение явлений вырождения. Мы – дети хаоса, и глубоко в основе каждого изменения скрыт распад. Изначально существует только процесс рассеяния, деградация; все захлестывает волна хаоса, не имеющего причины и объяснения. В этом процессе отсутствует какая-либо изначальная цель, в нем есть только непрерывное движение» [7].
Вот этот процесс деградации энергии, стремление всего окружающего нас мира и нас самих к хаосу, к распаду, к смерти и есть наша «эволюция». И чем больше деградирует энергия, тем больше растет энтропия, являющаяся мерой хаоса. Именно так рисует нам нашу эволюцию второй закон термодинамики, или второе начало!