Концепция детерминизма и статистические законы

Законы, с которыми мы встречались в классической механике, имеют универсальный характер, т.е. они относятся ко всем без исключения изучаемым объектам. Отличительная особенность такого рода законов состоит в том, что предсказания, полученные на их основе, имеют достоверный и однозначный характер.

Наряду с ними в науке с середины прошлого века стали все шире применяться законы другого типа. Их предсказания не являются однозначными, а только вероятными. Именно это обстоятельство долгое время служило препятствием для признания их в науке в качестве полноценных законов. Поэтому они рассматривались как вспомогательные средства для обобщения и систематизации эмпирических фактов. Положение коренным образом изменилось, после того как квантовая механика показала, что существование неопределенности в ней коренится в самом фундаменте материи — в мире ее мельчайших частиц, поведение которых можно предсказать лишь с той или иной степенью вероятности.

8.1. Универсальные законы и классический детерминизм

Наиболее ясная и точная формулировка сущности классического детерминизма принадлежит П. Лапласу. Подробную формулировку этого детерминизма, данную самим Лапласом, мы приводили в гл. 3, когда перечисляли характерные особенности механицизма. Действительно, лапласовский детерминизм основывается на представлении, согласно которому весь окружающий нас мир представляет собой огромную механическую систему. Согласно Лапласу, в таком детерминизме не делается никакого различия между движениями «величайших тел Вселенной и легчайших атомов».

Разумеется, Лаплас отдавал себе отчет в том, что такая ситуация в реальном мире невозможна и поэтому она представляет собой идеа-

135

лизацию. Но в то же время он верил, что в основе мира лежит именно механистическая концепция, согласно которой Вселенная уподобляется гигантскому механизму, все будущие состояния которого строго детерминированы, или предопределены, его начальным состоянием.

Главный недостаток лапласовского, как и любого другого механистического детерминизма состоит прежде всего в том, что он представляет мир, Вселенную как систему, полностью детерминированную исключительно законами механики. В таком мире не было бы ничего неопределенного и случайного. В связи с этим сама случайность, по существу, исключается из явлений природы и общества.

Начиная с Демокрита в античной философии и особенно Т. Гоббса (1588—1679) в английской философии Нового времени случайное прежние материалисты определяли как то, «необходимую причину чего нельзя разглядеть». Такой взгляд на случайность был продиктован механицизмом старого метафизического материализма, получившего наиболее яркое выражение во французском материализме XVIII в. Аналогичных воззрений на случайность придерживались многие ученые той эпохи. Тот же Лаплас, например, считал случайным то, причину чего мы не знаем или не можем точно выявить ее следствия. С этих позиций он рассматривает и вероятность, когда указывает, что она «обусловливается отчасти незнанием, а отчасти нашим знанием».

В то время как классическая концепция вероятности, нашедшая свое завершение в трудах П. Лапласа, связывает понятие вероятности со степенью нашего незнания, современная частотная, или статистическая, интерпретация вероятности, напротив, подчеркивает объективное содержание понятия вероятности. Она рассматривает вероятность как количественную меру степени возможности событий, определяемую устойчивостью частот случайных массовых событий, происходящих в объективном мире.

Таким образом, сторонники механистического материализма абсолютизируют категорию необходимости, признавая подлинными лишь универсальные законы, и исключают случайности из мира. Если последовательно придерживаться такой точки зрения, то неизбежно придется признать и предопределенность всех событий в мире и связанный с ней фаталистический взгляд на мир.

Ошибочность таких взглядов заключается в непонимании диалектической взаимосвязи между случайным и необходимым, когда они рассматриваются обособленно и противопоставляются друг другу. В действительности же необходимость возникает как результат взаимодействия множества случайностей, о чем свидетельствуют статистические законы. В свою очередь, случайности выступают и в форме

136

дополнения необходимости, поскольку универсальные или строго детерминистические законы в чистом виде не существуют. При их установлении мы отвлекаемся от некоторых второстепенных факторов, которые рассматриваются при этом как случайные, ибо не оказывают существенного влияния на ход процессов.

8.2. Стохастические законы и вероятностные предсказания

В отечественной научной литературе эти законы обычно называются статистическими или вероятностно-статистическими. Свое название они получили от характера той информации, которая используется для их формулировки и получения заключения из посылок или имеющихся данных. Такая информация получается с помощью статистического анализа, а заключения делаются на основе теории вероятностей. Нам представляется, что использование термина «стохастические законы» для характеристики указанных законов является более обоснованным с теоретической точки зрения. Термин «стохастический» (от греч. — случайный) подчеркивает тот факт, что эти законы являются законами случая и потому нуждаются в вероятностных методах их оценки.

Возникает вопрос: о каких методах оценки вероятности идет речь в данном случае?

В настоящее время существует по меньшей мере три интерпретации понятия «вероятность». Первая из них связана с классическим периодом развития теории вероятностей, когда вероятность события определялась как отношение числа случаев, благоприятствующих наступлению события (шансов), к общему числу всех возможных случаев. Такое определение мы встречаем у одного из основоположников классической теории вероятностей — выдающегося французского математика П. Лапласа¹. С помощью такого определения легко подсчитать вероятности появления события в азартных играх, из анализа которых и возникла сама теория вероятностей. Однако правила азартных игр специально построены таким образом, чтобы шансы игроков были равновозможными, но в природе и обществе равновоз-можные события встречаются довольно редко. Поэтому для количественной оценки возможности появления тех или иных случайных событий необходимо было найти другую интерпретацию.

Со временем ученым действительно удалось найти ее путем сравнения числа появления исследуемого случайного события и общего чис-

¹ См.: Лаплас П. Опыт философии теории вероятностей. М., 1908. С. 15.

ла всех проведенных наблюдений или испытаний. Действительно, чем чаще происходит событие, тем выше вероятность его появления при данных условиях наблюдения. Очевидно, что численное значение вероятности при таком определении зависит от количества испытаний, т.е. от относительной частоты появления события. Поэтому, чем больше сделано наблюдений, тем точнее будет вычислена и вероятность события. При этом нельзя говорить об общем значении вероятности. Исходя из этого, некоторые ученые предложили рассматривать вероятность события как предел его относительной частоты при бесконечном числе наблюдений. Поскольку такое количество наблюдений практически осуществить невозможно, то многие теоретики, а особенно статистики-практики решили определять вероятность как отношение числа появления интересующего случайного события к общему числу всех испытаний, когда количество последних достаточно велико. Эта величина в каждом конкретном случае должна определяться условиями конкретной задачи, т.е. вероятность Р (А) равна:

Р(А)=т/п, где т — число появления интересующего события, а n — число всех испытаний при точно фиксированных условиях.

Указанное истолкование вероятности называют частотным, так как в нем фигурирует понятие относительной частоты при длительных испытаниях. Поскольку испытания анализируются обычно статистическими методами, то его стали называть также статистическим, и этот термин стал употребляться гораздо чаще, чем частотная вероятность. Очевидно, что при статистической, или частотной, интерпретации нельзя говорить о вероятности отдельного, единичного события, которое не обладает частотой. Поэтому вероятность при такой интерпретации относится к некоторому ансамблю, или коллективу, случайных событий. В предыдущей главе мы упоминали, что в квантовой механике параметры будущего состояния системы определяются в «среднем», т.е. при этом не указываются определенные значения координат или импульса микрочастицы, например электрона, а только тот интервал, в который он может попасть. Это обстоятельство часто характеризуют термином «вероятностное распределение».

Частотная, или статистическая, интерпретация вероятности получила наиболее широкое применение в естественных и технических науках, а в последние десятилетия она начинает все больше входить также в социальное и гуманитарное познание. Это объясняется прежде всего тем, что реальные процессы состоят из большого количества элементов, связи между которыми имеют сложный характер и в которых немалую роль играют случайные факторы. От них часто нельзя

отвлечься даже в принципе, как это делают в классической механике, рассматривая второстепенные факторы как случайные. Тем не менее и для характеристики социальных процессов можно найти некоторые регулярности, которые дают возможность строить вероятностные прогнозы будущего поведения социальных систем. Но положение здесь усложняется тем, что в действиях людей и социальных коллективов приходится учитывать также субъективные моменты и факторы, связанные с намерениями, волей, интересами и мотивами поведения. Поэтому в настоящее время предпринимаются попытки применения психологической интерпретации вероятности.

Самое главное применение частотная интерпретация вероятности находит при открытии и анализе статистических законов. Всюду, где мы встречаемся со случайными массовыми или повторяющимися событиями, при тщательном исследовании можно обнаружить, что все они, несмотря на отклонения и разнообразие в своем поведении, обладают определенной регулярностью, а именно устойчивой относительной частотой. Эта закономерность была выявлена еще в античном мире на примере относительной устойчивости количества рождающихся за год мальчиков и девочек. Впоследствии были найдены другие статистические законы в демографии, страховом деле, социальной статистике, а затем в физике, химии, биологии и других науках.

Как относились к статистическим законам в классической науке? Признавались ли они в качестве постоянных методов исследования наравне с универсальными законами или считались временными средствами познания, используемыми для удобства, пока не будут найдены подлинные законы?

На этот вопрос можно ответить вполне однозначно: статистические законы не считались подлинными законами, так как ученые XIX в. предполагали, что за ними должны стоять такие же универсальные законы, как, например, закон всемирного тяготения Ньютона. Он считался образцом детерминистического закона. Статистические же законы признавались лишь в качестве удобных вспомогательных средств исследования, дающих возможность представить в компактной и удобной форме всю имеющуюся информацию о каком-либо предмете исследования. Типичным примером может служить информация, получаемая посредством переписи населения. В принципе мы всегда можем получить о каждом гражданине страны все необходимые сведения, но когда они классифицируются по отдельным рубрикам, сводятся в отдельные показатели и обобщаются, то работать с такой информацией значительно удобнее и легче.

Статистические законы или теоретические обобщения, найденные в физике, биологии, экономике, социологии, праве и других науках, также рассматривались в качестве удобного вспомогательного средства для описания, систематизации и обобщения найденного эмпирического материала. По-видимому, главная причина такого отношения к статистическим законам состояла в том, что их заключения являются не достоверными, а лишь вероятными в той или иной степени, причем эта степень вероятности существенно зависела не только от количества наблюдений и экспериментов, но и от оценки их значений субъектом.

В связи с этим подлинными законами считались именно детерминистические законы, обеспечивающие точные и достоверные предсказания. В противовес им статистические, или вероятностные, законы в западной литературе иногда квалифицируются как индетерминистические, с чем вряд ли можно-согласиться. Под индетерминизмом в философской литературе понимают учение об отсутствии какой-либо взаимосвязи и определенности в мире, господстве в нем полной случайности и отсутствии закономерности. На самом деле когда некоторые ученые говорят об индетерминизме, то указывают на качественное различие между двумя типами законов: универсальными и статистическими. Если назвать универсальные законы детерминистическими, а статистические стохастическими, т.е. законами случая, тогда разговоры об индетерминизме лишаются содержательного смысла. В то же время между этими законами существует и глубокая общность и единство, заключающиеся в том, что все они отображают определенную регулярность, повторяемость и порядок в природе и обществе. Опираясь на эти регулярности, мы можем успешнее действовать в окружающем нас мире, в котором наряду с законами детерминистическими действуют и законы стохастические, а наличие тех и других законов устанавливает определенные запреты и тем самым уменьшает количество возможных выборов или альтернатив действия.

Отношение к статистическим законам принципиально изменилось после открытия законов квантовой механики, предсказания которых имеют существенно вероятностный характер. Попытка найти некие скрытые параметры, с помощью которых можно было бы свести статистические законы к строго детерминистическим законам, подобным законам классической механики, не увенчалась успехом.

140

8.3. Взаимосвязь разных концепций детерминизма

Детерминизм может выступать в самых различных формах. В научном познании, как мы убедились, он выражается в двух основных видах:

1) лапласовского, или механистического, детерминизма, в основе которого лежат универсальные законы классической физики, предсказания которых вполне определены и достоверны;

2) стохастического детерминизма, опирающегося на законы случайных массовых событий, предсказания которых имеют вероятностный характер, а для анализа результатов наблюдения таких событий используются статистические методы исследования.

Когда сравнивают эти формы выражения регулярностей в мире, то обычно обращают внимание на степень достоверности их предсказаний. Строго детерминистические законы дают точные предсказания в тех областях, где можно абстрагироваться от сложного характера взаимодействия между предметами и явлениями, отвлекаться от случайностей и тем самым значительно упрощать действительность. Однако такое упрощение и схематизация возможны лишь при изучении простейших форм движения материи. Когда же переходят к исследованию сложных систем, состоящих из большого числа элементов, индивидуальное поведение которых трудно поддается описанию, тогда обращаются к стохастическим законам, опирающимся на вероятностные предсказания. При исследовании объектов микромира, обладающих корпускулярно-волновыми свойствами, даже описание индивидуального квантового объекта носит вероятностный характер.

Таким образом, в современной научной концепции детерминизма органически сочетаются необходимость и случайность. Поэтому мир и события в нем не оказываются ни фаталистически предопределенными, ни чисто случайными, ничем не обусловленными. Классический детерминизм лапласовского типа чрезмерно подчеркивал роль необходимости за счет отрицания случайности в природе и поэтому давал искаженное представление о картине мира. В противовес этому некоторые ученые, ошибочно истолковывая принцип неопределенности в квантовой механике, провозгласили господство случайности в мире, отрицая какую-либо роль необходимости. Признание самостоятельности стохастических законов, отображающих существование регулярности среди случайных событий в мире, исправляет и дополняет прежнюю картину строго детерминистического мира. В результате этого в новой картине мира необходимость и случайность выступают как взаимосвязанные и дополняющие его аспекты. Хотя термин «стохастический детерминизм» на первый взгляд кажется не совсем подходящим из-

за его связи со случайностью, необходимо иметь в виду, что он выражает закономерности случайных массовых явлений. Но любой закон ограничивает неопределенность, устанавливает определенную регулярность в поведении событий и тем самым детерминирует их.

Очень часто детерминизм отождествляют с причинностью, но такой взгляд нельзя считать правильным хотя бы потому, что причинность выступает как одна из форм проявления детерминизма, понимаемого в широком смысле слова, указанном выше. Действительно, когда говорят о причине и следствии, то указывают на связь двух явлений или процессов во времени, изолируя их от других явлений, вырывая их из всеобщей взаимосвязи и взаимообусловленности всех явлений.

То явление, которое вызывает или порождает другое явление, называют причиной, а второе явление, представляющее собой результат действия причины, — действием или следствием, хотя последний термин, строго говоря, выражает логическое отношение между основанием и следствием. Такие интуитивные по характеру определения возникли из непосредственной практической деятельности человека по преобразованию вещей и подчеркивают именно причинно-следственный характер его деятельности. В интуитивном представлении о причинности обращают особое внимание на генетическую связь причины и следствия, когда говорят, что причина вызывает или порождает действие, а также подчеркивают их связь во времени, что выражается в терминах «раньше» и «после», «прежде» и «теперь». В квантовой физике такое разграничение осуществить подчас трудно, а в синергетике, как мы увидим, обращаются к циклической причинности. Но эти проблемы будут со временем разрешены наукой, и они никоим образом не отрицают существования причинности вообще.

В современном научном познании преобладает тенденция к определению причинной зависимости с помощью законов, которые в отличие от других законов называют каузальными или причинными законами.

«С моей точки зрения, — писал Р. Карнап, — было бы более плодотворным заменить всю дискуссию о значении понятия причинности исследованием различных типов законов, которые встречаются в науке»¹.

Отсюда становится ясным, что причинность выступает в качестве одной из форм выражения детерминизма в мире. С философской точки зрения его можно рассматривать не только как концепцию о непосредственной связи явлений и процессов в пространстве и времени, но и связях общего характера, которые выражаются законами детерминистического и стохастического характера.

¹ Карнап Р. Философские основания физики. М., 2003. С. 273.

142

Основные понятия и вопросы

1. Что понимают под детерминизмом в современной науке?

2. Какой детерминизм называют классическим, или лапласовским?

3. Существует ли такой детерминизм в реальности?

4. В чем заключается главный недостаток такого детерминизма?

5. Существует ли связь между классическим детерминизмом и предопределенностью судьбы и фатализмом?

6. Что понимают под стохастическим детерминизмом?

7. Существуют ли законы случая?

8. Почему такие законы называют вероятностными?

9. Какие интерпретации вероятности применяются в науке?

10. Почему вероятностно-статистические законы используются для характеристики случайных массовых явлений?

11. Как взаимодействуют случайность и необходимость в реальном мире?

12. Почему неправильно рассматривать случайность как форму проявления необходимости?

13. Чем отличаются статистические законы классической физики от законов квантовой механики?

14. Каким способом можно определить вероятность отдельного случайного события?

15. Как рассматривается детерминизм с философской точки зрения?

16. Каково соотношение между детерминизмом и причинностью?

Литература

Основная:

Карнап Р. Философские основания физики. М., 2003. С. 253—299.

Мякишев Г. Динамические и статистические закономерности в физике. М.,

1973. Рузавин Г. Вероятность, причинность, детерминизм // Философ, науки. 1972.

№ 5. Философские вопросы естествознания. М., 1985. С. 233—253. Философия науки. Современные философские проблемы областей научного

знания. М., 2005.

Дополнительная:

Физический энциклопедический словарь. М., 1983.

Философия: энциклопедический словарь / Под ред. А.А. Ивина. М., 2004.

Глава 9