Детерминизм
Детерминизм
Если
известны начальные условия системы, можно, используя законы природы,
предсказать ее конечное состояние
Одно
из основных положений научного метода состоит в том, что мир предсказуем — то
есть для данного набора обстоятельств есть только один возможный (и
предсказуемый) исход. Эта философская доктрина известна под названием
«детерминизм». Возможно, лучший пример детерминистической системы получится из
сочетания законов механики Ньютона и закона всемирного тяготения Ньютона. Если
вы примените эти законы к единственной планете, вращающейся вокруг звезды, и
запустите планету с заданного места с заданной скоростью, вы можете
предсказать, где она будет в любой момент времени в будущем. Так возникла идея
«часового механизма Вселенной», имевшая огромное влияние не только на развитие
науки, но и на появление такого философско-культурного движения, как
Просвещение, которое достигло своего расцвета в XVIII веке.
Как
философская доктрина детерминизм играл (и продолжает играть) важную роль в
науке. Однако на практике не всегда легко предсказать, какой будет система в
конце своего существования (ученые называют это конечным состоянием системы),
даже если известны начальные условия. Например, довольно просто рассчитать орбиту
единственной планеты в вышеприведенном примере. Но введите еще две-три планеты
в систему, и все значительно усложнится. Каждая планета действует своей силой
притяжения на все остальные планеты и в свою очередь испытывает их влияние.
Найти точное решение такой задачи многих тел, как ее называют астрономы,
практически невозможно.
В
XIX веке было обещано вознаграждение тому, кто первым сможет ответить,
стабильна ли Солнечная система. Вопрос о стабильности можно переформулировать
так: если бы вы могли оказаться в далеком будущем, увидели ли бы вы все планеты
точно там, где они находятся сегодня, так же расположенными друг относительно
друга и движущимися с той же скоростью? Это — чрезвычайно трудный вопрос. На
него нельзя ответить однозначно, поскольку в Солнечной системе девять планет,
не считая их спутников, астероидов и комет, у которых есть свои собственные
маленькие спутники с неизвестными нам орбитами. Хотя Солнечная система и
приводится как показательный пример часового механизма Вселенной и принципа детерминизма,
но ее будущее не всегда можно точно предсказать.
Это
наличие большого количества разнообразных факторов, влияющих на движение
планет, в первой половине XX века сыграло важную роль в экспериментальном
подтверждении общей теории относительности. У Меркурия, как и у всех остальных
планет, орбита эллиптическая (см. Законы Кеплера). Если бы Солнечная система
состояла только из Меркурия и Солнца, то Меркурий двигался бы все время по
одному и тому же эллипсу. Однако из-за влияния других планет этот эллипс с
каждым оборотом планеты вокруг Солнца немного искривляется. По мере движения
планеты ближайшая к Солнцу точка орбиты — перигелий — постепенно смещается,
причем смещается ненамного: каждые сто лет она сдвигается вокруг Солнца
примерно на 1000 угловых секунд, то есть на четверть градуса. Почти все это
смещение можно объяснить результатом гравитационного притяжения других планет —
за исключением 43 угловых секунд за столетие.
До
того, как Эйнштейн сформулировал свою общую теорию относительности, феномен с
перигелием Меркурия был всего-навсего очередной необъяснимой загадкой Вселенной
— никто не знал, чем вызвано это смещение, хотя, честно говоря, немногие
астрономы вообще обращали на это внимание. Но когда орбиту Меркурия рассчитали
исходя из уравнений общей теории относительности, к ньютоновскому закону
всемирному тяготению применили маленькую поправку, которой оказалось достаточно
для объяснения этого смещения перигелия планеты. Орбиты всех планет, включая
Землю, тоже испытывают смещение перигелия, как и Меркурий, просто у Меркурия
оно наиболее выражено и его проще измерить, поскольку Меркурий расположен ближе
всех к Солнцу и поэтому имеет самую высокую орбитальную скорость (в
соответствии с законами Кеплера). В настоящее время измерены смещения перигелиев
всех внутренних планет с использованием современных радиолокационных методов
определения дальности, и они подтвердили предсказания общей теории
относительности.
Итак,
если ставки достаточно высоки, ученые будут прокладывать свой путь сквозь
запутанные силы притяжения в Солнечное системе, чтобы проникнуть в суть таких
явлений, как смещение перигелия. Однако вопрос о стабильности остается
нерешенным. Возможно, эта проблема и в самом деле неразрешима, да и награда за
ее решение, надо сказать, довольно скромная. Пример Солнечной системы
показывает, что даже для систем, полностью детерминистических в классическом
ньютоновском смысле, возможность делать предсказания неочевидна.
Список литературы
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://elementy.ru/