CC BY
318
ИРКУТСКИМ государственный университет путей сообщения
УДК 101.1:519.21
Осипов Василий Евдокимович,
доктор философских наук, профессор кафедры «Философия», ИрГУПС
ДИНАМИЧЕСКИЕ И СТАТИСТИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ В СИСТЕМЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЗНАНИЯ
V.E. Osipov
DYNAMIC AND STATISTICAL LAWS IN THE SYSTEM OF THEORETICAL KNOWLEDGE
Аннотация. Рассматривается закон как существенный элемент и основание теории. Дается определение этого понятия, формулируется суждение динамического и статистического законов, устанавливается их единство.
Ключевые слова: закон, закономерность, теория, динамический и статистический законы, базовая модель, распределение.
Abstract. The law as an essential element and the theory basis is considered. Definition of this concept is made, formulated judgments of dynamic and statistical laws, their unity is established.
Keywords: law, theory, dynamic and statistical laws, base model, distribution.
Проблема взаимоотношения динамических и статистических законов науки впервые наиболее остро возникла после того, как Дж. Кл. Максвелл ввел статистические методы и сами эти законы в физику (1860 г.). В примитивной форме эти методы использовались ещё в Древней Греции, Египте и Риме в виде собранных данных о населении и довольно широко применялись в Новое время для составления различного рода таблиц. Но до тех пор, пока они не затрагивали высокоразвитую науку, основанную на представлении об однозначной определенности бытия, науку о его фундаментальных свойствах и формах движения материи, проблема анализа соотношения между этими двумя типами законов не могла возникнуть в философии и науке в качестве одной из основных.
Выяснение взаимосвязи между рассматриваемыми типами законов составляет одну из интересных страниц истории и философии науки. Данная проблема актуальна и сейчас; она будет привлекать к себе внимание ещё не одного поколения
ученых и философов, каждый раз наполняясь новым, более глубоким содержанием научного знания.
Традиционные проблемы науки и философии обычно бывают решенными в первом приближении и в рабочем порядке; с явного или молчаливого согласия ученых откладываются на более позднее время. Но каждый более высокий этап в развитии науки и её методологии не только требует существенного уточнения устоявшихся представлений, но и создает для этого соответствующие условия, теоретические и методологические предпосылки. Без постоянного и существенного уточнения основополагающих законов и принципов науки невозможно её качественное и эффективное развитие; новое знание, в таком случае, утратит свою определенность и фундаментальность, оно будет покоиться на весьма шатком основании.
В настоящее время возникает явная потребность заново переосмыслить систему традиционных представлений философии, сделать их более значимыми и конструктивными для методологии науки, соответствующими её современному состоянию и назначению. В частности, нужно уточнить понятия «закон» и «закономерность», выяснить качественную специфику динамических и статистических законов и их роль в системе теоретического познания. Дискуссионным является вопрос: многообразны ли формы выражения законов в науке или же в природе существует их некоторое единообразие? Это далеко не праздные и традиционные вопросы, и ответы на них имеют методологическое и научно-практическое значение для развития современного научного познания. Так, признание качественного своеобразия динамических и статистических законов вполне созвучно с прин-
Системный анализ. Моделирование. Транспорт. Энергетика. Строительство
ципом неисчерпаемости материи и её свойств. Напротив, идея сводимости одного типа законов к другим соизмерима с представлениями о кумулятивном росте научного знания и некотором единообразии его форм. Вопрос о том, какой из этих подходов к анализу содержания и динамики развития научного знания также не имеет однозначного и определенного ответа.
Чисто философские выводы и определения не всегда могут быть конструктивными в анализе конкретнонаучного знания, они слишком всеобщи, абстрактны и неопределенны. Напротив, слишком онтологизированный подход к решению традиционных проблем философии и методологии науки не в полной мере учитывает тот гносеологический урок, который преподнесла нам классическая наука, и её современный этап в форме нелинейного стиля научного мышления.
Обозначенные нами вопросы образуют собой некоторую подсистему в общей структуре истории и философии науки и, следовательно, могут быть плодотворно исследованы только в этой своей включенности в целое и в их историческом развитии.
Первые представления о динамических и статистических законах сложились в эпоху непоколебимого авторитета классической механики и господства метафизического метода мышления среди естествоиспытателей. В этих условиях предпочтение было отдано уже сложившимся и испытанным методам в сравнении с новыми, которые требовали значительного пересмотра системы взглядов на мир, формировавшихся веками. Поэтому сам Максвелл оправдывал введение статистики в физику не принципиальными соображениями, а практической трудностью описания поведения большого числа частиц, которая вынуждает нас отказаться от старого исторического метода и обратиться к статистическому изучению обширных групп молекул. В действительности же молекулы имеют простые законы движения, а случайность или возмущающие причины - это та область, которую мы не знаем или которой пренебрегаем [1].
Эти положения были развиты позднее в систему М. Планком, А.Эйнштейном, Л. де Бройлем и другими физиками так называемого старшего поколения - сторонниками причинной интерпретации квантовой механики. Естественно, их взгляды на соотношение динамических и статистических законов в физике совпадают не полностью, особенно в вопросах интерпретации квантовой меха-
ники, но в существенных чертах они тождественны и сводятся к следующему: динамические законы являются элементарными и фундаментальными в системе физической науки. К ним относятся все законы однозначного типа независимо от того, содержат они или нет время в качестве переменной величины. Главными из них являются законы сохранения, и особенно сохранения энергии. Динамический закон дает приоритет одного из типов законов над другими. Движение макросистем рассматривается по законам «несовершенной» классической механики, которая служит образцом научной теории даже для функции микромира.
В общем случае определения более (менее) высокая ступень познания и более (менее) совершенное отражение окружающего нас мира не совпадают друг с другом. С точки зрения логической непротиворечивости и стройности классическая механика не уступает более высокому этапу познания - квантовой физике. Совпадение этих понятий возможно только в том случае если речь идет о становлении какой-либо одной теории, например о доньютоновской и посленьютоновской механике, о квантовой теории Бора и квантовой механике. Квантовая и классическая механики описывают не одну и ту же форму движения материи, имеют разные предметы исследования, и поэтому их формально-логическое наложение друг на друга некорректно, несмотря на то, что между этими теориями существует генетическая связь и логическая непротиворечивость одной из них (низшей) является необходимым условием и предпосылкой для обоснования другой (высшей).
Формально-логическая схема совпадения определения понятий высшего и более совершенного неприменима в реальном физическом познании и в том случае, когда речь идет об исследовании одной и той же формы движения материи разными теориями, например феноменологической термодинамикой и статистической физикой. Каждая научная теория имеет свой предмет исследования, свои методы познания, и в этом, прежде всего, состоит ее отличие от другой. Переходы, которые существуют между этими теориями, свидетельствуют о более глубоких отношениях между ними, обусловленных материальным единством мира и характеризуемых принципом соответствия. Статистическая механика изучает общее и длительное поведение большого числа сходных элементов, а термодинамика рассматривает физические системы, состоящие из этих элементов, как целое. Различны и методы, способы описания объ-
ИРКУТСКИМ государственный университет путей сообщения
ектов, применяемых этими теориями. «Статистическое описание совокупности объектов занимает промежуточное положение между индивидуальным описанием каждого из объектов совокупности, с одной стороны, и описанием совокупности по её общим свойствам, совсем не требующим ее расчленения на отдельные объекты, -с другой» [5].
Развитие научного знания в целом и особенно успехи физики макро- и микромира свидетельствуют о том, что действительное соотношение динамических и статистических законов не укладывается в общую схему сведения одного из них к другому, так как каждый из них имеет свою качественную специфику и отражает достаточно полно закономерности природы; для познания сущности вещей необходимы и те, и другие. Это значит, что общеметодологическая идея сведения всего качественного многообразия знания к каким-либо элементарным и первичным законам неверна в принципе; она уводит исследователя в сторону от анализа проблемы действительного отношения между различными типами законов и теориями, возникновение и развитие которых не всегда происходит кумулятивным и линейным образом.
Представляется, что анализ проблемы соотношения динамических и статистических законов нужно начинать не с бесплодных стремлений сведения одного из них к другому, не из принципа их первичности или вторичности, но с постановки общеметодологической задачи выяснения сущности закона, его места в системе теоретического познания, его более точного определения, отражающего собой единство конкретнонаучного, интернаучного и философского уровней методологической рефлексии.
Итак, выделим три относительно самостоятельных и в то же время взаимосвязанных уровня методологического анализа понятия закона. Первый, базовый уровень - конкретно-научный -предполагает конкретную формулировку того или иного естественно-научного закона, анализ форм его реализации в построении данной теории, форм её приложения в решении прикладных задач. В целом эта проблема выходит за рамки непосредственного философского анализа и представляет собой предмет исследования конкретно-научных теорий. Но конкретно-научное знание интересует философию как базисный эмпирический и фактический материал, который служит основанием для общеметодологических, теоретических, мировоззренческих выводов и гипотез. Особое значение
отводится философии в проблеме обоснования конкретно-научного знания, его интерпретации и роли в формировании единой научной картины мира, исключающие какие-либо вненаучные и именно спекулятивные суждения и конструкции. Динамический закон имеет простой характер, в то время как статистический является не каузальным и представляет собой сложное образование, на чем не может остановиться исследование, так как всегда остается проблема сведения его к простым элементам; всякая статистика часто говорит первое словно, но ей никогда не принадлежит последнее [2].
Подобные взгляды на соотношение динамических и статистических законов не лишены оснований, особенно в рамках классической физики. Но они, несмотря на свою простоту, явную привлекательность и аргументированность, противоречат представлениям о существенной статистич-ности квантовой механики и поэтому встречают серьёзные возражения в современной методологии науки.
Преувеличение результатов и методов классической механики привело к абсолютизации динамического закона. Напротив, акцентирование внимания на существенной статистичности квантовой механики и некоторое снижение ценности классической привело к тому, что в ряде случаев статистические законы стали считать более совершенными и полными в сравнении с динамическими. Более того, Р. Мизес, видимо, под влиянием некоторых высказываний В. Гейзенберга, Н. Бора и М. Борна об индетерминизме в квантовой механике, пришел к выводу, что динамические законы представляют собой фикцию, в природе существуют только статистические законы [3].
В современной методологической литературе идея первичности статистических законов в сравнении с динамическими может рассматриваться как возрождение взглядов Р. Мизеса и как своеобразный результат провозглашения вероятности в качестве первичного понятия в квантовой механике (В.А. Фок). Наиболее полно эта идея представлена Г.Я. Мякишевым, который считает доказанным утверждение, что «динамические законы представляют собой первый, низший этап в процессе познания окружающего нас мира, статистические законы обеспечивают более совершенное отображение объективных связей в природе: они выражают следующий, более высокий этап познания» [4]. Эти взгляды, несмотря на до-
Системный анализ. Моделирование. Транспорт. Энергетика. Строительство
казанность, не могут быть приемлемыми без их критического анализа. Законы классической механики не перестали действовать и успешно применяться на практике после появления квантовой теории и самих идей превосходства. Само естествознание, как и любая другая конкретно-научная теория, без творческого союза с научной философией не в состоянии в полной мере выполнить эту важную методологическую и мировоззренческую функцию. Особенно роль философии возрастает в эпоху научных революций и становления нового стиля научного мышления, когда проблемы формирования нового мировоззрения приобретают не только чисто теоретическую, но и практическую значимость, переносятся в область образования, искусства и политики.
Философский уровень методологического анализа понятия закона и закономерности представляет собой высшую ступень абстрагирования и обобщения. На этом уровне нужно ответить в самом общем виде на вопрос, что такое научный закон, рассмотреть его сущность и функции, определить его место и роль в системе теоретического знания.
Высокая степень методологического обобщения имеет ряд преимуществ в философии над конкретно-научным знанием и позволяет ей рассматривать проблемы на уровне их сущности. Но это преимущество противоречиво; оно таит в себе и гносеологическую ограниченность, которая заключается в том, что чисто философские определения и суждения декларативны и в силу своей дедуктивности часто недостаточно полно обоснованы реальным содержанием науки. Философия и наука взаимосвязаны. Но они могут развиваться как относительно самостоятельные и независимые сущности, достигая в некоторых своих формах даже отчужденности, особенно тогда, когда философия исходит в своих выводах из чисто спекулятивных паранаучных гипотез, не учитывает в полной мере реальные достижения науки.
В отечественной методологической литературе наиболее разработанной и в то же время недостаточно обоснованной является общефилософская интерпретация понятия закона. Но именно задача всестороннего анализа этого понятия является актуальной для решения многих проблем философии науки. Понятие закона лежит в основании научного знания, и поэтому от смысла, который мы вкладываем в это понятие, зависят все методологические и гносеологические посылки на характер и развитие науки в целом, на соотноше-
ние ее элементов и ее влияние на формирование научной картины мира.
В учебной и научной литературе по философии широко принято с некоторыми модификациями определение закона как всеобщей, существенной, необходимой, устойчивой и повторяющейся связи явлений. Следует отметить, что это действительно достаточно емкое и всеобъемлющее определение понятия. Значительным прогрессом в философии науки можно считать и то, что в последнее время стали уделять больше внимания анализу различных типов законов и их классификации. Выделяют, например, не только динамические и статистические законы, но и качественные и количественные, функционирования и развития, эмпирические и теоретические, структурно-логические и т. д. Широко применяется понятие закона-тенденции, которое наиболее полно реализует себя в законах диалектики, гуманитарных и социальных науках [6]. В этой связи возникает явная потребность более детального и содержательного анализа как указанных выше типов законов, так и общего определения. В противном случае мы остановимся на уровне декларативных спекуляций и не избежим тех недостатков, которые присущи чисто философским умозаключениям, не опирающимся на конкретно-научное знание. Эти недостатки достаточно рельефно проявляют себя и в рассмотренном выше общем определении понятия закона.
Прежде всего, данный подход и определение закона обладают недостатком неполной индукции. Неясно, в частности, почему при определении понятия мы ограничиваемся перечисленными выше признаками закона и не включаем в его содержание другие фундаментальные категории, например содержание и форму, причину и следствие, возможность и действительность и т. д. Но это тоже тупиковый путь, так как в этом случае в определение понятия закона пришлось бы включать всю систему категорий диалектики. Определение понятия закона должно не включать в себя механически всю систему категорий диалектики, а заключать в себе потенциальную возможность многообразных форм выхода на эту систему, форм обобщения реального содержания конкретно-научного знания.
Главной ограниченностью определения закона, принятого в философии, является декларативность и статичность; оно изолировано от реального содержания науки, ее истории и форм выражения ее законов. Это определение закона само-
ИРКУТСКИМ государственный университет путей сообщения
го по себе, без его ограничений включенности в систему теоретического познания науки. Такой чисто объективистский подход не только игнорирует творческую активность познающего субъекта, но и недостаточно рассматривает явление или объект познания во всех его связях и отношениях, что возможно только в процессе формулирования теории как системы.
Теоретическая наука оперирует не самими объектами материального мира, вне их включенности в познавательную деятельность человека, но их рационализированными моделями, в которых с той или иной степенью точности и адекватности отражены свойства реальных структур и взаимосвязей. Теория - это наиболее полная и всесторонне развитая модель данного фрагмента объективной реальности, высшая форма отражения закономерности процессов её функционирования и развития.
Ядро теории, ее основание и исходное начало - это законы; в них отражено основное содержание и сущность рассматриваемых процессов, вскрыта динамика этих процессов и связь состояний изменяющейся системы. Как показывает анализ, развитые фундаментальные теории обычно базируются на трех законах: три закона И. Кеплера, три закона И. Ньютона, три закона Г. Менделя, три закона логики Аристотеля и т. д. Причем, по крайней мере в естественных науках, первые и третьи законы выступают как законы-принципы, в них формулируется качественная определенность рассматриваемых объектов и принципы, на которых базируется данная теория. Вторые же законы преимущественно выражают количественные параметры изменяющихся состояний системы и формулируются как функциональная зависимость основополагающих величин теории, ее базисных структур. Таким образом, законы науки существуют не сами по себе, они суть существенные элементы теории. Теория только тогда достигает совершенства, логической непротиворечивости и высокого уровня своего развития, когда в её основании лежат законы, определяющие ее сущность, характер и основное содержание. И напротив, функциональные отношения между понятиями теории только тогда становятся законом, когда они проявляют себя в качестве существенного элемента, основания и исходного начала теории. В противном случае функциональные отношения фундаментальных понятий теории будут определяться только как некоторое уравнение, правило, которое можно ввести или вывести из исходных
начал на любом этапе развертывания теории в целостную систему. Конечно, можно провести абсолютно строгие разграничения между понятиями уравнения теории и ее законов. Иногда система уравнений выражает собой сущность и закономерность рассматриваемых процессов, как например, уравнения Максвелла в электродинамике. Но, тем не менее, такое разграничение сделать можно, если рассматривать структуру и развитие теории как целостную систему.
В общей теории систем рассматривается обобщенное понятие и виды систем, их классификация по тем или иным признакам, взаимодействие с внешней средой и т. д. [7]. При анализе динамики и структуры конкретных физических и других естественнонаучных теорий эти общие определения необходимо наполнять реальным содержанием, указывать на характеристические параметры системы, на такие свойства и состояния рассматриваемых объектов, которые формулируются в фундаментальных понятиях науки, придают ей характер определенности, целостности и относительной завершенности. Характеристические параметры - это основополагающие величины теоретической системы, совокупность которых определяет собой ее качественную и количественную определенность. Таким образом, научные законы - это основание, исходное начало и базисный элемент теории, выраженные в форме функциональной зависимости фундаментальных характеристических параметров состояния исследуемой системы и определяющие собой ее содержание и сущность.
Данное общее определение понятия научного закона позволяет, как нам представляется, преодолеть ограниченность чисто дедуктивного и декларативных подходов к его толкованию и осуществить органический синтез философского, интернаучного и конкретнонаучного уровней методологического анализа соотношения динамических и статистических законов науки. Суть этих законов невозможно понять, оставаясь в рамках чистой физики или чистой философии; эта проблема может рассматриваться плодотворно только в философии науки, то есть на интернаучном уровне методологического анализа.
Среди многообразия видов и типов динамические и статистические законы занимают особое положение в научном познании. Они были первыми сформулированы в науке в наиболее четкой и определенной форме и воплотили собой первый и осознанный идеал научности знания. Они имеют
Системный анализ. Моделирование. Транспорт. Энергетика. Строительство
качественную и количественную форму выражения и поэтому непосредственно используются в решении реальных теоретических и практических задач. И самое важное то, что они наиболее остро ставят и порождают фундаментальные гносеологические и мировоззренческие проблемы, от характера решения которых зависит наше общее осознание науки как системы и как социокультурного феномена. Поэтому исследование специфики этих законов выходит далеко за рамки общепринятой схемы вычленения первичности одного из них и принимает характер проблемы общенаучной и философской значимости. Одним из необходимых способов ее решения является поиск адекватности и точных определений основных понятий.
В учебной и методологической литературе сложилось два типа определений динамического и статистического законов. Наиболее простое связано с указанием на описываемые ими объекты. Законы, характеризующие движение отдельных частиц, называют динамическими, а статистические - это такие, которые действуют в массе явлений.
Несмотря на простую и очень удобную для применения форму, эти определения обладают рядом существенных недостатков. Движение отдельных частиц может также подчиниться статистическим законам (электрон, броуновская частица), а совокупность объектов, рассматриваемая в качестве нерасчлененного целого (термодинамический подход), изменяется динамически. Кроме того, рассматриваемые определения являются скорее описанием закона, но не его формулировкой, то есть они представляют собой суждения о законе, но не суждение закона.
Отмеченным недостатком обладают широко распространенные определения закона через понятия однозначности и, соответственно, неоднозначности (вероятности) предсказания. Так, под динамическим законом обычно подразумевается однозначная зависимость физических величин, входящих в теорию, а под статистическим - вероятностная. В гносеологической интерпретации эта формулировка будет выглядеть так: динамический закон - это такой закон, который позволяет на основании знаний об определенной области пространства-времени давать однозначные предсказания о другой; статистический - это такой закон, который позволяет на основании знаний об определенной области пространства-времени давать вероятностные предсказания о другой.
Подобные формулировки глубже раскрывают сущность рассматриваемых законов; они сложились в науке исторически, но в настоящее время требуют значительного уточнения и придания им характера суждений закона. Однозначность и вероятность не всегда могут применяться в качестве определяющих понятий динамического и статистического законов. Понятие однозначности, являющееся конкретизированным выражением определенности связи состояний, не может быть видовым, отличающим динамический закон от статистического. Однозначность по своей природе шире представлений динамического закона, а в рамках этого закона выполняется приблизительно; она характеризует, например, причинно-следственные отношения (цели); является общим свойством любого закона, в том числе и статистического. В самом деле, если уравнение Шрёдинге-ра, имеющее существенно статистический характер, для данной задачи решено верно, то у различных исследователей получится один и тот же результат. Поэтому дело не в том, что динамические законы однозначны, а статистические - нет; но в специфике объектов познания и в формах детерминации связи состояний исследуемых систем. Именно эти обстоятельства и должны быть отстранены, как нам представляется, в определении каждого из рассматриваемых типов законов.
Каждая физическая система характеризуется определенной совокупностью постоянных и переменных параметров состояния, которые принимают то или иное значение и, следовательно, могут быть выражены в теории как некоторые величины или их распределения. Одним из фундаментальных приобретений науки, наряду с принципом причинности и законами сохранения, было установление того непреложного факта, что начальное состояние системы определяет собой в соответствии с условиями, в которых она находится, ее последующие состояние. Это положение является выражением детерминистического учения о существовании объективной закономерности и необходимости в природе, на нем покоится вся физика и многие другие разделы современной науки. Оно применимо и к динамическим, и к статистическим процессам, так как устанавливает лишь общее отношение детерминации между состояниями системы независимо от того, какую природу они имеют - жестко детерминированную или вероятностную, неопределенную.
Отношения детерминации начального и последующих состояний всегда конкретны и сами
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
зависят от внешних условий, и прежде всего от типа целостности системы, характера связи ее элементов. Если внутренние связи настолько значительны в сравнении с внешними, что ее можно рассматривать в данной ситуации в качестве относительно нерасчлененного и изолированного целого, то такая система подчиняется законами жесткой детерминации. Изменение переменных величин, характеризующих ее состояние, происходит непрерывного, что дает основание говорить о линии состояний, или траектории движения системы. Численное значение параметров состояния определяется обычно дифференциальными уравнениями второго порядка и имеет однозначный характер, независимо от того, имеется ли в данном уравнении одна независимая переменная - время или это уравнение в частных производных, где имеются еще и другие переменные величины.
Первоначальные представления о динамическом и статистическом законах формировались в строгих рамках механической и жестко детерминистической картины мира, у истоков которой стояли Демокрит, И. Ньютон, П.С. Лаплас и другие выдающиеся физики и философы того времени.
И эта картина была основана на строгом соответствии данных понятий. Но по мере того, как возникали новые разделы физики - термодинамика, статистическая физика, электродинамика и особенно квантовая механика, - возникла явная потребность в разграничении и строгом определении понятий динамического закона и детерминистических представлений; их полное отождествление ведет к терминологической и гносеологической неопределенности.
Логическим следствием данного отождествления будет признание любого однозначного закона динамическим, а в любом статистическом законе, поскольку и там есть отношения устойчивой детерминации, - поиски динамической основы. Подобные выводы делаются довольно часто, и, развивая их, можно отнести к динамическим все законы физики, в том числе и законы сохранения, принципы запрета и т. д. Уже одно это настораживает против подобной интерпретации динамического закона и вызывает необходимость строгого ограничения его содержания, что позволит лучше понять специфику и статистического. Кроме того, динамическими и статистические законы науки отличаются не тем, что одни из них детермини-стичны, а другие нет. В своей сути они ценны, и различие их не в содержании детерминации зако-
нов, а в форме его проявления и базовой модели, которая является предметом описания соответствующих теорий.
Исходя из этого, можно полагать, что к классу динамических относятся такие уравнения и теории, которые содержат время в качестве независимой переменной, что, видимо, и дало основание Максвеллу назвать «историческими» соответствующие им методы. Данное условие является необходимым, но еще не достаточным, так как время может входить в качестве независимой переменной и в функции распределения случайной величины. Оно лишь свидетельствует о том, что не всякий однозначный закон есть динамический. Отличительной особенностью динамических систем является то, что их состояние характеризуется численным значением непрерывно изменяющихся величин, в то время как статистические системы характеризуются распределением случайной величины в однотипных массовых элементах. Поэтому динамический закон можно сформулировать так: «В данных условиях начальное во времени состояние системы, характеризуемое некоторой совокупностью значений ее фундаментальных величин, определяет собой их последующие значения». Соответственно статистический: «В данных условиях состояние системы, характеризуемое некоторым распределением случайной величины в массовых тождественных элементах, определяет собой их последующие распределения». Этим определением можно придать и гносеологическую форму, что, в принципе, не меняет их сути.
И динамический, и статистический законы существуют не сами по себе, они есть исходное начало и существенные элементы соответствующих теорий, определяют собой ее характеристические параметры и объект исследования. Для характеристики обобщенного и идеализированного объекта теории вводится понятия «базовой модели» [8].
Базовая модель динамической теории - материальная точка, движущаяся по строго определенной траектории, которую можно, исходя из начальных условий и внешних воздействий на систему, рассчитать, в принципе, с неограниченной точностью.
Базовая модель статистической теории сформулирована первоначально Максвеллом и Больцманом в гипотезе молекулярного беспорядка и, как нам представляется, обобщена в последующем в понятии статистического коллектива [9], что позволяет экстраполировать это понятие на
Системный анализ. Моделирование. Транспорт. Энергетика. Строительство
интерпретацию теории микромира, в основе которой лежат вероятностные представления.
Своеобразным эталоном динамической теории является классическая механика. Но являются ли динамические теории абсолютно чистыми, как и статистические?
Несомненно, что динамические теории выражают определенность связи состояний, но они не абсолютизируют ее, о чем свидетельствуют отклонения полученных результатов от расчетных и связанные с этим поправки в расчетные данные. Существует мнение, что в классической физике источником отклонений действительных значений параметров системы от расчетных служит неполнота информации о начальном состоянии и силах, действующих на систему во время движения. Предполагается также, что по мере уточнения этих данных несоответствие может быть ликвидировано полностью, так как классическая механика допускает существование абсолютно точного измерения ее параметров. Но эти утверждения являются не чисто физическими, а философскими. Они основаны на представлении об абсолютной определенности вещей и процессов и поэтому имеют ограниченную применимость, и то как некоторое приближение к действительности.
Развитие науки в целом и особенно физики микромира опрокинуло эти иллюзии, сделало их не более чем абстракциями, справедливыми с некоторыми приближениями для ограничений области познания. Сейчас уже ясно, что классическая теория не является строго детерминистической [10, 285]. «Нам нужно привыкнуть, что мир не устроен очень прямолинейным образом и не так прост, как это хотелось бы приверженцам различных постулативных систем» [11, 17]. Последующее развитие науки, связанное, в частности, с исследованием микропроцессов и нелинейных систем, не только уточнило границы применимости классических представлений, но и вскрыло новые формы проявления закономерности и детерминации в бесконечно многообразном мире природы.
Однозначная предопределенность и возможность предсказания поведения системы по ее начальным данным есть абстракция классической физики, основанная на исключении случайности и методологическом допущении возможности измерения начального состояния с точностью до любого десятичного знака. Эта точность за некоторой
границей может оказаться бессмысленной. Измерять, например, положение макрочастицы с точностью до микроуровня не имеет смысла, так как в этом случае начинают действовать квантовые эффекты, связанные с соотношением неопределенностей В.Гейзенберга. Поэтому теоретические расчеты, сделанные на основе классической механики, справедливы только для стабильных систем и небольшого промежутка времени. Практически в науке всегда приходится корректировать полученные данные, чтобы устранить накопившуюся со временем ошибку в предсказании, отражающую как несовершенство наших методов познания, так и, прежде всего, объективно существующую неопределенность бытия. Методы познания можно совершенствовать до бесконечности, но устранить объективно существующую неопределенность материи невозможно в принципе. Поэтому динамические законы являются абстракциями, и это нисколько не снижает их научную ценность, а наоборот, только тогда какие-либо суждения становятся научным законом, когда они поднимаются до уровня теоретической абстракции.
Одним из основных понятий статистического закона является «ветвящаяся структура» связи состояний системы, их неопределенный характер. Задача статистики состоит в нахождении этих распределений, на основе других, исходных. Поэтому Н. Винер определил в свое время статистику как науку о распределении.
Поскольку характер распределения детерминируется типом неопределенности систем, особенностью связей элементов целого и его взаимодействиями с внешними условиями, то сами распределения могут рассматриваться в качестве характеристик структуры исследуемых объектов. В то же время статистический метод познания дает неполное представление об этой структуре и поэтому может рассматриваться как некоторое единство структурного и феноменологического в теории познания. На уровне познания распределений случайной величины статистические законы полны, подобно тому как динамические законы дают исчерпывающие описания линейной связи состояний.
Понятие динамического закона, как и статистического, является синтетическим и системным по своей сути. Чтобы проследить движение меха-
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
нической системы, нужно, например, использовать все три закона Ньютона и ряд дополнительных формул. Их совокупность и определяет собой понятие динамического закона как отражение соответствующей закономерности исследуемых процессов. Также в других теориях, в том числе и статистической, один закон полностью не отражает все многообразие отношений детерминации состояний. Таким образом, закономерность не только является онтологической основой закона науки, но несравненно богаче его и может быть выражена полно только системной совокупностью законов, являющихся исходным началом и существенным основанием соответствующей теории. Особую группу при построении теории образуют законы сохранения в науке. Они составляют основу всякого естественнонаучного знания и выражают собой единство и цельность мирового процесса.
Итак, динамические и статистические законы и соответствующие им теории относительно самостоятельны и несводимы друг к другу. Но они имеют общие черты, поскольку представляют собой лишь различные формы детерминации состояний отражаемых ими объектов познания. В своей совокупности они не покрывают все многообразие закономерностей физических процессов, несмотря на то, что они играют существенную роль в системе научного познания. Мир многообразен и бесконечен в формах своего проявления. Нам не дано ответить однозначно на вопрос, конечно или неограниченно число законов, отражающих в соответствующих теориях этот бесконечный мир; мы можем лишь восхищаться красотой и многообразием этого мира и поразительной согласованностью формулируемых законов науки, их загадочным и поразительным соответствием закономерности реальных процессов. В этом смысле динамические и статистические законы представляют собой лишь одну из многочисленных страниц удивительной и противоречивой ис-
тории познания человеком бесконечного в своих
проявлениях мира.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Максвелл Дж. Кл. Материя и движение / Дж. Кл. Максвелл. - М. : Гостехиздат, 1940. - С. 25-93.
2. Планк М. Физические очерки / М. Планк. - М. : Госиздат, 1925. - С. 318
3. Мизес Р. О причинной и статистической закономерности в физике / Р. Мизес // Успехи физических наук. - Т. 10. - Вып.4. - 1930. - С. 459.
4. Мякишев Г.Я. Динамические и статистические законы в физике / Г.Я. Мякишев. - М. : Наука, 1973. -С. 267.
5. Колмогоров А.Н., Прохоров Ю.В. Математическая статистика / А.Н. Колмогоров и др. / Большая Советская Энциклопедия : 3-е изд. - Т.15. - С. 480.
6. Осипов В.Е. Диалектика: сущность и проблемы обоснования / В.Е. Осипов // Культура. Наука. Образование. - Иркутск : ИрГУПС. - 2006. - № 1.
7. Перегудов Ф.И., Тарасенко В.П. Введение в системный анализ / Ф.И. Перегудов и др. - М., 1979 ; Садовский, В.Н., Смена парадигм системного мышления / В.Н. Садовский // Системные исследования. Ежегодник, 1992-1994. - М., 1996 ; Урман-цев Ю.А. Девять плюс один этюд о системной философии: Синтез мировоззрений / Ю.А. Урманцев. - М, 2001.
8. Сачков Ю.В. Вероятностная революция в науке (Вероятность, случайность, независимость, иерархия) // Ю.В. Сачков. - М. : Научный мир, 1999.
9. Осипов В.Е. Вероятностные представления в научном познании: сущность, эволюция, методологическое значение / В.Е. Осипов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - Иркутск : ИрГУПС. - 2010. - №1 (25). - С. 241-257.
10. Борн М. Физика в жизни моего поколения / М. Борн. - М. : Иностр. лит., 1963.
11. Блохинцев Д.И. Принципиальные вопросы квантовой механики / Д.И. Блохинцев. - М. : Наука, 1966.
