Представления о причинности и закономерности

В любой рационалистической и, тем более, научной картине мира каждое явление должно иметь естественную причину. Допущение о возможности событий беспричинных или вызванных сверхъестественными причинами означает отказ от программы рационального объяснения мира, в рамках которой только и имеет смысл научная деятельность. Однако связь между причиной и следствием понималась по-разному, порождая разные представления о природных закономерностях и отражающих их научных теориях.

В механической картине мира считалось, что следствие из причины вытекает однозначно и определяется, в конечном счете, законами механики. Сформировалась концепция механического детерминизма, согласно которой в принципе возможно дать точное механическое описание любого будущего или прошлого состояния Вселенной по ее современному механическому состоянию.

Уравнения электродинамики, так же как и уравнения механики, дают возможность точного и однозначного расчета значений электрического и магнитного полей в любой будущий или прошедший момент времени — при условии, что абсолютно точно известно их исходное распределение в пространстве. Поскольку выполнение последнего условия считалось в принципе достижимым, электромагнитной картине мира, так же как и механической, свойствен жесткий детерминизм.

Классическая механика и электродинамика — это динамические теории, для которых характерна однозначная связь между значениями физических величин, характеризующих исследуемую систему. Благодаря их успехам (прежде всего, механики) они рассматривались как образец построения любой научной теории вообще. Однако уже в XIX веке возникают первые статистические теории (молекулярно-кинетическая теория газов, дарвиновская теория эволюции), в которых однозначная причинно-следственная связь устанавливается не между самими величинами, характеризующими систему, а между вероятностями значений, принимаемых этими величинами.

Поначалу статистические теории рассматривались как трюк, прием, позволяющий найти приближенное решение задачи в условиях, когда мы либо не знаем всех факторов, влияющих на поведение природной системы, либо, в силу ограниченности своих возможностей, не в состоянии учесть эти факторы должным образом. Однако с течением времени появлялось все больше указаний на то, что применимость динамических теорий ограничена не техническими, а принципиальными причинами. Обнаружились простые системы (в том числе механические), точное предсказание поведения которых требует точности задания начальных условий, не достижимой никакими практическими средствами. В генетике появилось понятие мутации как принципиально случайного, непредсказуемого события — и, опираясь на этот постулат, генетика добивается в XX веке огромных успехов. В квантовой механике было установлено, что точное задание состояния физической системы в смысле механики или электродинамики невозможно даже теоретически (соотношения неопределенностей) — и тем самым выбита основная опора из-под концепции механического детерминизма. Согласно квантовой механике, вся доступная информация о состоянии системы заключена в ее волновой функции, но последняя позволяет рассчитать лишь вероятность тех или иных значений параметров системы. Таким образом, в неклассической картине мира тезис о фундаментальной роли динамических теорий окончательно дискредитируется.

В постнеклассический период развития естествознания постепенно становится понятно, что статистические закономерности не просто равноправны с динамическими, но более фундаментальны. Они точнее и детальнее отражают свойства реального мира. Более того, случайные флуктуации, хаос, предстают не как неизбежное зло, а как бесконечно мощный источник разнообразия, из которого рождаются все упорядоченные структуры Вселенной. Развитие, эволюция, возникновение нового осуществляется в момент выбора развивающейся системой одной из бесконечного спектра возможностей, предоставляемых ей игрой случайностей. Будущее в постнеклассической картине мира причинно связано с прошлым, но не предопределяется им, а лишь направляется.

Одним из важнейших источников случайности, непредсказуемости нашего мира является принципиальная невозможность отделить объект от его окружения. Чтобы предсказать будущее системы, мы должны ее изучить, но любое исследование оказывается неизбежно связанным с воздействием исследователя на изучаемый объект, причем воздействием неконтролируемым. Неконтролируемо и влияние на систему тепловых, квантовых или иных флуктуаций. Лишь в тех случаях, когда, в силу конкретных особенностей системы, влиянием на нее действий исследователя и флуктуаций можно пренебречь, становятся применимыми динамические закономерности и возможными — точные прогнозы.