LOOMISPÕHJUS

ILYA PRIGOGINE

Ilja Prigogine, Nobeli keemiapreemia 1977. aastal. Selle teksti avaldamise võimaldasid Institut du managemet d'EDF et de GDF, mille jaoks saime originaali prantsuse keeles, ja llya Prigogine ise, kes Ta on volitanud meid seda tasuta stendi tõlkima ja avaldama.

Arvamused aja mõiste kohta on sageli erinevad ja vastuolulised. Füüsik väidab, et selle on sisse viinud Newton ja probleem, mille see mõte tekitab, on ülemaailmselt lahendatud. Filosoofid mõtlevad väga erinevalt: nad seostavad aega teiste mõtetega, näiteks muutumisega ja pöördumatusega. Nende jaoks jääb aeg põhiküsimuseks. Mulle tundub, et selline vaadete lahknemine on lääne intellektuaalse traditsiooni kõige võrdsem caesura. Ühelt poolt on lääne mõte sünnitanud teaduse ja sellest tulenevalt determinismi; teisest küljest on see sama mõte aidanud kaasa humanismile, mis viitab meile pigem vastutuse ja loovuse ideedele.

Filosoofid nagu Bergson või Heidegger on väitnud, et aeg ei puuduta füüsikat, vaid metafüüsikat. Nende jaoks kuulub aeg selgelt erinevasse registrisse, mille kohta teadusel pole midagi öelda. Kuid neil mõtlejatel oli vähem teoreetilisi vahendeid kui praegu.

Isiklikult arvan, et aeg algab kompleksist. Paleoliitikumi ja XIX sajandi telliskivi on identsed, kuid hoonetel, mille koosseisu nad kuulusid, pole midagi ühist: aja nägemiseks tuleb arvestada tervikuga.

Mittetasakaaluline, struktuuri allikas

Töö, mida ma kolmkümmend aastat tagasi tegin, on näidanud, et tasakaalustamatus on aja, pöördumatuse ja ehituse generaator. Kuni selle ajani, üheksateistkümnendal sajandil ja suurel määral kahekümnendal sajandil, olid teadlased huvitanud ennekõike tasakaaluseisunditest. Siis on nad asunud uurima tasakaalulähedasi seisundeid. Nii on nad vältinud tõsiasja, et hetkest, mil termodünaamilisest tasakaalust tekib väike kaugus, täheldatakse järjekorranähtuste ja häirete nähtuste kooseksisteerimist. Seetõttu pole pöördumatust ja korralagedust võimalik tuvastada.

Tasakaalu võõrandumine pakub meile üllatusi. Mõistame, et tasakaalus olekus ei saa me õpitut laiendada. Avastame uusi olukordi, mis on vahel paremini korraldatud kui siis, kui tasakaal on tasakaalus: see on see, mida ma nimetan hargnevuspunktideks (1), mittelineaarsete võrrandite lahendused. Mittelineaarses võrrandis võetakse sageli vastu mitu lahendit: tasakaal või tasakaalu lähedus on selle võrrandi lahendus, kuid see pole ainus lahendus.

Seega on mittetasakaalukujulised struktuurid, mida nimetatakse difüsipaatideks, kuna need eksisteerivad tasakaalust kaugel ja väidavad, et nad suudavad teatud energia hajumist üle elada ja seeläbi säilitada koostoime välismaailmaga. Nagu linn, mis eksisteerib ainult seni, kuni see töötab ja hoiab alal vahetusi välistega, kaob dissipitiivne struktuur, kui seda enam ei söödeta.

On olnud väga üllatav avastada, et mateeria omab tasakaalust kaugel uusi omadusi. See hämmastab ka võimalike käitumisviiside mitmekesisust. Oshelleeruvad keemilised reaktsioonid on selle heaks näiteks. Näiteks viib tasakaalustamatus muu hulgas laineliste nähtuste juurde, milles on imeline, et neid juhivad äärmiselt sidusad seadused. Need reaktsioonid ei ole keemia ainupädevus: hüdrodünaamikal või optikal on oma eripärad.

Tasakaaluna on aine pime; tasakaalust kaugemal olev mateeria näeb

Lõpuks, tasakaalulähedasi olukordi iseloomustab minimaalselt midagi (energia, entroopia jne), milleni väikese amplituudiga reaktsioon paneb nad tagasi pöörduma, kui nad sellest pisut eemalduvad. Tasakaalust kaugel pole äärmuslikke väärtusi. Kõikumisi enam ei summutata. Järelikult eristuvad tasakaalust kaugel täheldatud reaktsioonid selgemalt ja on seetõttu palju huvitavamad. Tasakaalustatuses on mateeria pime, samas kui tasakaaluline asi hoiab korrelatsioone: mateeria näeb. Kõik see viib paradoksaalse järelduseni, et tasakaalustamatus on struktuuri allikas.

Tasakaalustamatu on liide puhta teaduse ja rakendusteaduse vahel, ehkki nende tähelepanekute rakendused tehnoloogiale on alles alguses. Praegu on hakatud mõistma, et elu on tõenäoliselt evolutsiooni tulemus, mis on suunatud üha keerukamate süsteemide poole. On tõsi, et mehhanism, mille abil esimesed paljunevad molekulid toodeti, pole täpselt teada. Loodus kasutab keerukamate struktuuride jaoks tasakaalutust. Elul on imetlusväärne tehnoloogia, millest me väga sageli aru ei saa.

Mõelge tõenäosuste, mitte trajektooride osas

Tasakaalustamatust ei saa formaliseerida deterministlike võrrandite abil. Tõepoolest, hargnemisi on palju ja kui kogemusi korratakse, ei ole kulgev tee alati sama. Seetõttu on see nähtus kaheharjumuste hulgas determinantne, kuid hargnemiskohtades täiesti juhuslik. See on otseses vastuolus Newtoni või Einsteini seadustega, mis eitavad indeterminismi. Ilmselt on see vastuolu mind palju muretsenud. Kuidas sellest üle saada? Praegune dünaamiline teooria pakub meile selles osas eriti huvitavaid tööriistu. Vastupidiselt Newtoni arvatule on nüüd teada, et dünaamilised süsteemid pole kõik identsed. On kahte tüüpi süsteeme: stabiilsed süsteemid ja ebastabiilsed süsteemid. Ebastabiilsete süsteemide hulgas on eriti huvitav tüüp, mida seostatakse deterministliku kaosega. Deterministliku kaose korral on mikroskoopilised seadused deterministlikud, kuid trajektoorid võtavad juhusliku aspekti, mis tuleneb "tundlikkusest algtingimuste suhtes": algtingimuste väikseim variatsioon viitab eksponentsiaalsetele erinevustele. Teist tüüpi süsteemide korral hävitab ebastabiilsus trajektoore (Poincaré mitteintegratiivsed süsteemid). Osakesel pole enam ainulaadset trajektoori, kuid võimalikud on erinevad trajektoorid, sõltuvalt tõenäosusest.

Rühmitame need süsteemid kaose nime alla. Kuidas suhtuda sellesse ebastabiilsesse maailma? Trajektooride mõtestamise asemel on mugav mõelda tõenäosuste järgi. Seejärel on võimalik teha ennustusi süsteemirühmade jaoks. Kaose teooria sarnaneb kvantmehaanikaga. Statistilises valdkonnas on vaja uurida evolutsioonioperaatori funktsioone (teha sellele vastav spektraalanalüüs). Teisisõnu, kaose teooria tuleb formuleerida statistilisel tasandil, kuid see tähendab, et loodusseadus omandab uue tähenduse. Kindlusest rääkimise asemel räägib see võimalusest, tõenäosusest.

Aja nool on samaaegselt universumi ühine element ning stabiilse ja ebastabiilse, organiseeritud ja kaose vahelise vahe tegur. Selles mõttekäigus kaugemale minemiseks on vaja laiendada kvantfüüsika analüüsimeetodeid, jättes eriti Eukleadilise ruumi (funktsionaalses mõttes Hilberti ruumi), mille siinuses see on määratletud. Õnneks on Prantsuse matemaatikud, kõigepealt Laurent Schwartz, kirjeldanud uut matemaatikat, mis võimaldab meil kaose nähtusi mõista ja kirjeldada neid statistikaväljal.

Kuid kaos ei seleta kõike. Ajalugu ja majandus on ebastabiilsed: neil on kaos, kuid nad ei järgi põhilisi deterministlikke seadusi. Ettevõtte elus hädavajalik lihtne otsustusprotsess kasutab nii palju tundmatuid tegureid, et oleks illusoorne arvata, et ajaloo kulgu saab modelleerida deterministliku teooria abil.

Teist tüüpi ebastabiilsed süsteemid, mida eespool kutsuti esile, on tuntud Poincar süsteemide nime all. Resonantsnähtused mängivad neis põhirolli, kuna kahe dünaamilise nähtuse ühendamine põhjustab uusi dünaamilisi nähtusi. Neid nähtusi saab lisada statistilisse kirjeldusse ja need võivad põhjustada erinevusi Newtoni klassikalise mehaanika või kvantmehaanika seadustega. Need erinevused ilmnevad süsteemides, kus esinevad püsivad kokkupõrked, näiteks termodünaamilised süsteemid. Uus teooria näitab, et silla saab tõmmata dünaamika ja termodünaamika, pöörduva ja pöördumatu vahel.

Ebastabiilsus ei tohiks viia meid liikumatuseni

Oleme teaduse "hinge" perioodil. Siiani rõhutab mõte stabiilsust ja tasakaalu. See pole enam nii. Newton ise kahtlustas maailma ebastabiilsust, kuid loobus ideest, kuna pidas seda väljakannatamatuks. Täna suudame kalduda kõrvale mineviku eelarvamustest. Peame integreerima ebastabiilsuse idee oma universumi esitusse. Ebastabiilsus ei tohiks põhjustada liikumatust. Vastupidi, me peame uurima selle ebastabiilsuse põhjuseid eesmärgiga kirjeldada maailma selle keerukuses ja hakata mõtlema, kuidas selles maailmas tegutseda. Karl Popper ütles, et seal on kellade füüsika ja pilvede füüsika. Pärast kellade füüsika uurimist peame nüüd uurima pilvede füüsikat.

Klassikaline füüsika rajati dualismile: ühelt poolt käsitleti universumit kui automaati; Teisest küljest - inimene. Me võime universumi kirjelduse ühitada inimese loovusega. Aeg ei eralda enam inimest universumist.

Järgmine Artikkel