Постичь исток причин исконных...

Изгнав Мефистофеля натурфилософии, пытавшейся проникнуть в суть вещей с помощью логики, дедукции и чистого умозрения, по существу без эксперимента, наука в философском смысле подпала на целое столетие под влияние механистического детерминизма. Теперь факт, опыт решали все и порой пытались все собой заменить. Вселенная состояла из винтиков и деталей, взаимодействующих, как части машины. Затмения Солнца предсказывали еще египетские жрецы, а сейчас они предсказываются за сотни лет вперед с точностью до долей секунды. Французский физик и астроном Лаплас вслед за гордым архимедовским "дайте мне рычаг, и я переверну мир" провозгласил, что, если знать все состояния, скорости всех атомов мира, можно будет дать абсолютный прогноз — последовательность всех грядущих событий. Это был мысленный эксперимент, а поскольку Лаплас чувствовал риторичность подобного эксперимента (он в те времена не мог даже вообразить подступов к поставленному им условию), он придумал достаточно всемогущего демона, способного справиться с этой работой. (Демоны были излюбленным приемом в мысленных экспериментах ученых; взять хотя бы еще демона Максвелла, о котором речь впереди).

Демон Лапласа выдавал начальные условия, и Лаплас (при условии наличия неограниченного времени и, по-видимому, штата вычислителей: ЭВМ еще не было) брался выдавать любой требуемый прогноз. Он вообще был большим оптимистом, Лаплас, он хотел создать универсальную (одну!) формулу, обобщающую сразу все законы!

"Этот вид детерминизма, — писал выдающийся физик, один из основателей квантовой механики, Макс Борн, рассматривался физиками прошлого столетия как единственно разумное истолкование причинности, а применяя его, как они хвастливо заявляли, они избавляют физику от последних остатков метафизики" (В данном случае — умозрительного, отвлеченно-философского подхода к миру). Прошло немало времени, прежде чем это ослепление могуществом опытного знания в сочетании с вычислительными методами не кончилось.

Читатель, вероятно, хорошо знает, что произошло это в момент рождения квантовой механики. Одна из основных формул этого учения выглядела так, что выходило: если мы хотим, точно определить время и место появления элементарной частицы, мы должны необыкновенно расширить временные и пространственные рамки, в которых с гарантией находилась бы эта частица. Казалось бы, местная и поправимая неувязочка (так это и воспринял, кстати, А. Эйнштейн, до конца жизни не отказавшийся от мечты об абсолютном знании причинно-следственных связей в физике). Но с появлением принципа неопределенности Гейзенберга у ученых как будто пелена начала падать с глаз. Они увидели закон неопределенности всюду вокруг себя, и везде — в действии.

В кинетической теории газов, старой и почтенной отрасли физики, например, давным-давно пользовались статистическими методами, сходными со статистическим аппаратом квантовой механики. Просто в основе теории газов лежит оправдательное рассуждение: в принципе результат строго определен последовательностью событий (соударений молекул), только рассмотрение явления надо вести статистически, не индивидуализируя молекулы, поскольку мы "еще не научились" узнавать точное начальное состояние (скорость, место) каждой из них. Но ведь именно такими словами защищали принцип строгой индивидуальной причинности для микрочастиц противники квантовой физики. "Не научились", вот повысим точность измерений, и тогда...

Движение молекул в газе или жидкости часто сравнивают с игрой в бильярд. Хороший бильярдист сильным и точным ударом может заставить шар через два-три отскока от стенки и от других шаров попасть точно в лузу. Прежний, лапласовский детерминизм подразумевал, что при хорошем математическом расчете и идеальном глазомере (и отсутствии трения) можно также попадать в лузу и через двадцать, и через тридцать, и через тысячу отскоков. Но основатели квантовой механики прикинули: не получается! Неопределенность остается и здесь! И дело тут не в несовершенстве измерений и "глазомера", а в принципиальной недостижимости полной, стопроцентной точности в определении угла и отскока скоростей.

"Лучшие измерения, — писал Макс Борн, — дают сегодня 6 или 7 десятичных знаков. Сначала кажется, что это не слишком вредит. Ведь демон (Лапласа. — А. Г.) — это лишь отдаленный идеал, и если каждое поколение будет повышать точность измерений, то к этому идеалу можно приблизиться. Так думали всегда. Однако это неверно... Абсолютно точное измерение было бы демонической, но не человеческой работой". Иначе говоря, строгий механический детерминизм оборачивается мистикой! Короче, чем дальше от нас прогнозируемый момент, тем больше прогноз должен становиться вероятностным, статистическим, неопределенным.

Явное родство с принципом неопределенности квантовой механики обнаруживает и такая наука, как генетика, причем в своем главном аспекте — теории наследственности. По сей день некоторые биологи ломают головы: как в такой точной системе, какой является генетический механизм наследственности, могут появляться ошибки? Иногда даже говорят, что это специально запланировано так, чтобы поставлять материал — мутации — для естественного отбора. Конечно, если бы не было ошибок, не было бы эволюции. Недаром говорят, что у самых древних позвоночных на Земле — двоякодышащих рыб невероятно длинная ДНК. С таким запасом дублирующей информации, что никакая ошибка не в состоянии сбить их с круга тупого самовоспроизводства без прогресса. И это только подтверждает тот факт, что ошибки в считывании кода наследственности в этом преимущественно физико-химическом процессе — неизбежная дань всеобщему закону неопределенности. Природа может нейтрализовать действие этого закона, лишь до бесконечности удлиняя нити ДНК или стабилизируя все ошибки посредством естественного отбора нормы, а все остальное уничтожая. Значит, принципу неопределенности мы обязаны как своим высоким положением на лестнице эволюции, так и плохо излечимым пока болезням из-за генетических ошибок.

Надо сказать, баталии, еще не отгремевшие окончательно и в мире новой физики, только начинаются в прикладной физике, задача которой — практический прогноз. Мне не раз доводилось быть свидетелем, а потом и участником яростных споров.

— Что вы мне все проценты, вероятности! — кричит один. Зачем они мне? Вы мне точный, детерминированный прогноз дайте!

— Но ведь невозможно, данные не позволяют...

— А кто виноват? Вон вас здесь сколько! Собрались бы, перепроверили бы все эпицентры лет за десять (это, между прочим, тысяч пятнадцать землетрясений! — А. Г.). Как вы можете работать с таким материалом?

— Ну улучшим на пять процентов, что изменится?

— И хорошо. Нужно, чтобы каждому параметру можно было верить...

— Но ведь все равно нельзя полностью верить... Есть закономерные отскоки, дисперсия. Все равно статистика нужна.

— Статистике не верю! Вы мне факты дайте!

И повторяется все сначала.

Как-то пришлось мне читать статью о долгосрочном месячном метеорологическом прогнозе на февраль 1974 года. Метеорологи, как говорится, оскандалились. Февраль на огромных пространствах выдался намного теплее и нормы, и предсказанного подекадного хода температуры.

Как делается перспективный гидрометеорологический прогноз? Взять и высчитать поведение всех параметров в развитии? Никаких ЭВМ, никакой сети станций, включая спутниковую информацию, не хватит, чтобы учесть все возможные флуктуации.

Метеорологи прибегают к старому испытанному способу. Разыскивают среди прошлых годов такой, что по последовательности "погод" наилучшим образом соответствовал бы времени, предваряющему прогнозируемый месяц. Не вдаваясь в детали, почему да как движется тот или иной циклон, они просто как бы прикладывают уже проверенную жизнью последовательность к действительности и ожидают (опять же с какой-то долей вероятности), что она сбудется. И вот осечка! Да какая! Эффект неопределенности часто мстит тем, кто пытается его обойти...