Знание-сила, 1997 № 09 (843) - [25]

Я испытал тот же шок, который некогда пережил Бергсон, и все мое интеллектуальное развитие происходило под знаком изучения времени. Но столкнувшись с проблемой времени, я реагировал на нее по-другому. Отнюдь не желая устанавливать какие-либо границы развития науки и ограничивать ес изучением обратимых явлений, я пришел к убеждению, что если наука изучает только обратимые явления, то причину следует искать только в том, что она исследует сверхупрощенные явления, в которых необратимость не играет сколько-нибудь значительной роли. Отсюда мой следующий вывод: необратимость может войти в науку только через изучение сложных явлений.

НЕРАВНОВЕСНАЯ ТЕРМОДИНАМИКА. Моя научно-исследовательская. работа началась с традиционной термодинамики, расширенной и обобщенной моим учителем Теофилом Де Довде. Я был поражен конструктивной ролью неравновесных ситуаций. Простым примером их может служить явление термодиффузии, которое показывает, каким образом производство энтропии играет, как правило, двойную роль, создавая Одновременно и порядок, и беспорядок. Рассмотрим двухкомпонентную систему из водорода и азота, тщательно перемешанных в сосуде с двумя отделениями А и В. Если к такой системе подвести извне тепловой поток, то внешнее ограничение создаст внутри системы градиент температуры. Термодиффузия заключается в том, что одна из компонент, например, водород, концентрируется в отделении А, а друтая — в отделении В. Даже в этом простом примере мы наблюдаем одновременно два взаимосвязанных явления. Тепловой поток приводит к положительному производству энтропии, тоща как диффузия действует, как градиенты концентраций (именно это и называется термодиффузионным эффектом). Если бы диффузия могла действовать сама по себе, без связи с потоком тепла извне, то она привела бы к отрицательному производству энтропии. Приведенный мной пример показывает, что необратимость — явление двойственное, ибо она соответствует диссипации (тепловой поток) и образованию порядка (термодиффузия).

Разумеется, это лишь очень простой пример, но в свое время он сильно поразил меня и в какой-то мерс направил мои научные странствия, приведя меня сначала к изучению конструктивных эффектов неравновесности.

НЕРАВНОВЕСНАЯ ФИЗИКА. Ныне неравновесная физика переживает период бурного развития. Сюрприз следует за сюрпризом, структуры, периодически изменяющиеся во времени, колебательные химические реакции, нерегулярные временные структуры (диссипативный хаос), пространственные структуры (структуры Тьюринга). Конструктивная роль нерав1Ювесности — ныне твердо установленный непреложный факт, но как его совместить с существенным содержанием закона Ньютона, из которого следует эквивалентность прошлого и будущего? В этом, как я уже говорил, и заключается парадокс времени. Он тесно связан с другими парадоксами — квантовым и космологическим, которые, как показывает анализ, также связаны с ролью времени. В двух словах можно сказать, что квантовый парадокс проистекает из того, что фундаментальное уравнение квантовой механики симметрично по времени, из чего следует, что направление времени придают наши измерения, наше вмешательство. В квантовой механике человек обретает не столько дитя, сколько отца времени. Современная космология также ставит проблему времени в связи с открытием Большого Взрыва, причем ставит весьма драматично. Что может быть более необратимым, чем переход от Вселенной, существовавшей до Взрыва, к Вселенной, которую мы знаем? Было бы неуместно вдаваться сейчас в подробности. Они рассмотрены в книге «Время, хаос и квант», написанной мной совместно с Изабель Стенгерс.

НОВОЕ ПОНИМАНИЕ ЗАКОНА ПРИРОДЫ. Ясно, что перед нами встает необходимость пересмотра самого понятия закона природы. Мы не можем более соглашаться с законами, утверждающими эквивалентность между прошлым и будущим. В этой статье я сосредоточил внимание главным образом на идеологическом конфликте между обратимым временем (как это обстоит, например, в ньютоновской физике) и необратимым становлением нового (как это обстоит в термодинамике). Каким образом мы можем выйти за границы, установленные великолепными образцами человеческой мысли, запечатленными в классической, квантовой и релятивистской физике? Именно в таком выходе за рамки привычного и состояло главное событие — обновление классической динамики, последовавшее после фундаментальных работ Пуанкаре в XIX веке и работ Колмогорова и многих других авторов в XX веке. Их работы отчетливо показали, что нс все динамические системы одинаковы. Динамические системы не могут ограничиваться периодическими или ограниченными режимами, которые мы встречаем, изучая колебания маятника или движения планет.

С. Дали. «Апофеоз Гомера»

Наоборот, большинство динамических систем неустойчиво. Траектории расходятся экспоненциально и по истечении определенного времени неизбежно теряются. Эти, увы, повторные открытия опровергли возражения, некогда выдвинутые против работ Больцмана. Но мои коллеги и я предприняли попытку показать, что можно пойти еще дальше и сформулировать законы природы, учитывающие возникающий в неустойчивых динамических системах хаос. Но