2. Причинность и случайность

Приложение к обзору «О свободе воли подробно»

     Рудольф Клаузиус обратил пристальное внимание  на очевидный факт: холодное тело не может нагреть тёплое, тепло всегда движется в противоположном направлении – от тёплого к холодному. Созданная им термодинамикаутверждает, что это является проявлением общего закона, согласно которому все процессы (в отсутствие внешних воздействий) движутся в сторону равновесия. В отличие от механики, законы которой обратимы, т.е. сохраняют своё действие при замене местами причины и следствия, термодинамика устанавливает стрелу времени, определяя, что неравновесные состояния всегда предшествуют более равновесным.
     Если только какая-либо сила не направляет термодинамический процесс в обратном направлении, он движется к равновесности, обнуляя свою причину. Лишь неравновесность является причиной движения, достижение равновесности означает исчерпание этой причины. Тепловую смерть Вселенной, которую предрекал Клаузиус, можно, следовательно, рассматривать как смерть всех причин. Но не все причины одинаковы. Есть преимущественно энергетические причины (например, солнечное излучение, ветер, потоки воды), а есть – преимущественно информационные (например, генетические). Энергия неизбежно распыляется, деградирует. А информация может многократно копироваться, сохраняясь, уточняясь и даже совершенствуясь (например, благодаря отбору мутаций). Смертны, безусловно, все причины, но информационные намного  устойчивее.
     Движение каждой молекулы газового облака по-отдельности полностью определено начальным состоянием и взаимодействиями с другими молекулами , то есть подчиняется обратимым механическим законам. Откуда же берётся необратимость облака в целом? Проще всего сослаться на теорию вероятности: согласно закону больших чисел доля каждого из возможных исходов по мере роста числа испытаний стремится к его вероятности. Например, при нескольких бросках монеты "орёл" или "решка" может не выпасть ни разу. Бросив 1000 раз, каждую сторону мы увидим как минимум раз 400, а из миллиона можно уверенно рассчитывать хотя бы на 450 тысяч выпадений любой стороны. Равновесных состояний во много раз больше, чем неравновесных, поэтому хаотическое движение молекул неизбежно смещает облако газа к равновесности. И для этого нужно именно хаотическое движение. Если бы, к примеру, молекулы двигались друг за другом по одному и тому же маршруту, хаоса, равновесности и необратимости не было бы.
     Сославшись на теорию вероятности как объяснение необратимости, мы признали невозможность проследить и объяснить причину каждого микрособытия .Можно предсказать только поведение всего ансамбля частиц. В 1926 году двадцатипятилетний немецкий физик Вернер Гейзенберг пришёл к неожиданному выводу,  что рост точности определения координат элементарной частицы уменьшает точность определения её импульса и наоборот. И дело здесь не в приборах или способах измерения, а в свойствах самих частиц, являющихся  в то же время волнами, "размазанными" по пространству. Волновыми свойствами обладают элементарные частицы, их ансамбли и системы, вплоть до атомов и простых молекул, но не макротела, всегда находящиеся в одной точке.
    Однако во взаимодействии, даже таком "ненавязчивом", как наблюдение, частицы выступают как единые целые, и итог взаимодействия предсказуем лишь в вероятностной форме – ведь заранее нельзя сказать, где это целое будет обнаружено. Поэтому  каждое из бесчисленных взаимодействий на квантовом уровне меняет мир, внося в него абсолютно случайным образом новую информацию.
     Сам Гейзенберг сделал из своего открытия важный вывод: «… в сильной формулировке закона причинности: „если точно знать настоящее, можно предсказать будущее“, неверна предпосылка, а не заключение. Мы в принципе не можем узнать настоящее во всех деталях».
     Квантовая механика окончательно лишила силы детерминизм Лапласа: постоянное возникновение абсолютных случайностей и невозможность полного знания состояния мира в любой заданный момент времени разрывает причинно-следственную цепь на мелкие кусочки. Именно поэтому движение становится хаотическим, растёт равновесность и возникает необратимость.
     Как случайность с квантового уровня попадает в макромир, объясняет теория нелинейных процессов Ильи Пригожина. В мире на разных уровнях постоянно возникают различные процессы самоорганизации, такие, например, как образование вихрей. Эти процессы, описываемые, как правило, нелинейными дифференциальными уравнениями, теряют устойчивость вблизи точек разрыва, характерных для нелинейности. В этих точках процессы непредсказуемы, потому что их ход  может нарушить любая случайность. И таким образом масштаб случайности увеличивается, их роль и энергия, которой они управляют, возрастают кратно.
     Но почему же тогда кажется вполне достоверным первичный постулат детерминизма, гласящий, что всё имеет свою причину? Дело в бесчисленности квантовых взаимодействий и законе больших чисел – суммируясь, случайности взаимно уничтожаются и на высший уровень выходят усреднённые, достаточно стабильные величины. И только в относительно  редких случаях, когда результат определяется нелинейностью, случайность проникает выше. При этом она уже не абсолютна, а определена событиями квантового уровня и самоорганизацией, придающей им значимость.

Выводы:
1) причины можно разделить на энергетические и информационные, устойчивость первых сильно зависит от их энергии, убывающей в результате роста энтропии;
2) необратимость причинно-следственных отношений в макромире определяется порождающими хаос случайностями;
3) в результате взаимодействий на квантовом уровне возникают абсолютно случайные события;
4) на возникновение, действие и исчезновение причин решающее воздействие оказывают случайности, роль которых падает в массовых устойчивых процессах, но резко возрастает в неустойчивых процессах самоорганизации.

Вернуться к обзору - http://www.proza.ru/2019/03/14/2212
(ред.17.10.2025)