Постичь исток причин исконных...

Холисты-плюралисты-бихевиористы-физикалисты
заявили, что, как известно из физики,
закономерность в природе является только
статистической. Так же как невозможно с
абсолютной точностью предвидеть путь
единичного электрона, так же неизвестно,
наверное, как будет вести себя единичная
картофелина. Все прежние наблюдения показывают,
что миллионы раз человек копал картофель,
но не исключено, что один раз из миллиарда
случится наоборот, та есть картофель будет
копать человека.

С. ЛЕМ. Звездные дневники Ийона Тихого

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...

Другая такая осечка произошла в 1972 году. Знаменитая летняя засуха, привлекшая к проблеме перспективного прогноза внимание общественности, В обоих случаях не был предвиден мощный антициклон, неожиданно заполнивший огромные пространства и приостановивший великий западный перенося влаги из северных широт Атлантики. Включилась более редкая меридиональная схема циркуляции с теплыми южными ветрами.

За что же борются прогнозисты? За крохи, доли процента в улучшении прогноза? Но тогда стоит ли игра свеч? Ведь абсолютного прогноза быть не может...

Да, в гидрометеорологии - эта борьба за доли процента! (правда, только спутники дали прибавку точности на пять - десять процентов). В сейсмологии же еще все впереди. Работающего, регулярно публикуемого прогноза у нас все еще нет! Почему? Ответ непрост, и никто, вероятно, не сможет на него исчерпывающе ответить. А потому пока логическая задачка в стихах, которая наверняка покажется читателю давно и хорошо знакомой.

Условие задачи:

Не было гвоздя -
Подкова пропала.
Подкова пропала -
Лошадь захромала.
Лошадь захромала -
Командир убит.
Конница разбита,
Армия бежит.
Враг вступает в город,
Пленных не щадя...

Спрашивается:

1. Почему?

Ответ:

 ...Потому что в кузнице 
 Не было гвоздя! 

2. Можно ли предсказать конец этой печальной истории исходя из одного факта отсутствия в кузнице гвоздя?

Ответ:

Нельзя! Ибо условие задачи неполно и, хотя все логические переходы в нем правильны, эффект неопределенности из-за неучета массы дополнительных обстоятельств на каждом этапе рассуждений возрастает во много раз.

Нечто подобное происходит и в геопрогнозе. Задним числом еще можно иногда сказать, что именно послужило главным толчком, сигналом к катастрофе, но экстраполировать раз подмеченную связь на все случаи жизни нельзя.

Могут сказать: здесь нужен не прогноз, а простая предусмотрительность. Неподкованная лошадь командира - это, конечно, большой непорядок. Предусмотрительность - тоже форма прогноза. Можно не строить в сейсмоопасных местах, например. Но предусмотрительность уместна лишь при наличии чувства меры, иначе она и смешна, и даже невыгодна. В конце концов человек в футляре Чехова стремился избавиться от эффекта неопределенности во всякого рода метеорологических предсказаниях и предчувствиях. Он был просто очень предусмотрительным человеком и все могущие ему грозить в жизни опасности постоянно имел в виду. Ох, и тяжко же ему было жить!

Общество не может стать "обществом в футляре" и все время настороженно ждать неприятностей - как бы чего не вышло. И потому нужен все-таки настоящий, достаточно точный прогноз хотя бы экстремальных, катастрофических событий, то есть таких, которые готовятся задолго и на большом пространстве и которые не могут быть полностью скрыты никаким эффектом неопределенности.

Общество в футляре...

Один из самых любимых и читаемых фантастических романов - "Конец Вечности" Азимова. В этом произведении извечное стремление человечества вырваться из потока времени доведено до логического завершения. Создана "Вечность", наднациональная и надвременная каста людей, обладающих возможностью "свободного проезда" в любой век человеческой истории начиная с XXI века. "Вечность" Азимова - это Абсолютный Прогноз. Вычислители "Службы вечности" из самых благих побуждений время от времени вмешиваются в ход истории, что-то там подправляя хирургическим путем, удаляя целые плети причинно-следственных связей, приводящих к нежелательным, по мнению "Вечности", последствиям.

И что же? Оранжерейно-причесанный мир, живущий под надзором "Службы вечности", страшен своей искусственностью, бесцельностью. Из человечества вынули главное - любопытство, трепетную устремленность вперед. Жизнь перестала быть ездой в незнаемое. Заговор героев романа - это последнее вмешательство надвременных сил в естественный ход событий. Историю поворачивают в сторону от пути, ведущего к открытию коридора времени, "Вечность" бесследно исчезает, разделив судьбу миллионов людей, стертых "Вечностью" во имя "высших интересов". Нормальная история - с морями горя и слез, но и с полной ответственностью человека за будущее - начинается с открытия атомной энергии.

Нынешний прогнозист, похоже, вот-вот окажется перед этическими и социальными проблемами, возникшими под пером фантаста. Все более ясный и верный прогноз неизбежно расширяет щель "отсутствия неожиданности" между нами и будущим. В какой-то мере достаточно полное знание о ненаступившем - это убийство будущего, замена надежды рассчитанным результатом. Можно ли представить себе жизнь без новостей, без неожиданностей?

Как же быть? Остается надеяться на снисходительность природы, поставившей между причинами и следствиями принцип неопределенности. Знание о будущем никогда не будет полным. "Футляр", к счастью, недостижим. И неполнота эта, возможно, будет всегда достаточно велика, чтобы сохранить для нас свежесть завтрашнего утра. Тогда и предвидение катастроф может быть в принципе лишь точно рассчитанным риском и увлекательной борьбой с процессом вызревания беды.