Реникса - Китайгородский Александр Исаакович - Страница 13

Значит, если события какого-то класса происходят достаточно часто, то надо считаться с возможностями случаев, вероятности которых измеряются стотысячными и миллионными долями.

Если же речь идет о мире атомов, то наблюдаемыми становятся случайности и еще более редкие.

Многие химические реакции состоят в том, что молекула разваливается на две половинки под ударами соседей. Таким атакам молекула может подвергаться тысячи миллиардов раз в секунду. В настоящее время мы располагаем аналитическими средствами, которые позволяют нам заметить реакцию даже в том случае, если развалится какой-нибудь миллион молекул (напомню, что это ничтожно мало, так как в грамме содержатся миллиарды миллиардов молекул). Элементарная арифметика показывает, что при вероятности «удачного» столкновения молекул, равной всего лишь одной миллиардной, мы уже через несколько часов сумеем обнаружить продукт реакции.

Напротив, можно сомневаться в реалистичности событий и с вероятностью порядка сотых долей, если речь идет о редко наблюдаемых событиях.

Скажем, вероятность выбрасывания трех шестерок игральной кости подряд около одной сотой. Если, однако, рассматривать лишь только те броски, которые делаются в момент двенадцатого удара часов в ночь на Новый год, то реалистичность события становится небольшой – такое событие будет в среднем происходить раз в сто лет.

Наличие в природе случайных событий ни в малейшей степени не означает, что есть какая-то возможность выбраться из подчинения законам природы.

Случайные явления – это те, которые обусловлены очень большим числом факторов.

Практически невозможно учесть все обстоятельства, которые привели к интересующему нас событию. Ничего не поделаешь. Придется согласиться с тем, что такое событие непредсказуемо.

На первый взгляд кажется, что подобное признание противоречит тому, что сказано тремя строками выше: если непредсказуемо, то, значит, вышло из повиновения законам.

Многие великие умы прошлого такого мнения и придерживались. Бескомпромиссно веря в законы природы, они не находили в ней места случайному. Механики и математики гордо заявляли: «Задайте нам координаты и скорости всех молекул, и мы сумеем вычислить будущее мира».

Что и говорить, точка зрения последовательная, стройная, красивая, но… лишенная практического смысла.

Детерминисты не обращали внимания на то, что достаточно выпустить из виду одну молекулу, одну-единственную из миллиарда миллиардов, чтобы потребовалось перестроиться на позицию вероятностных предсказаний. В справедливости сказанного убедиться совершенно несложно. Хорошо известно, что молекулы газа при нормальных условиях сталкиваются друг с другом примерно миллиард раз в секунду. Как только не учтенная нами молекула натолкнется на соседку, число молекул, про которые мы ничего не знаем, сразу удвоится. В следующую миллиардную долю секунды уже про поведение четырех молекул мы не сможем сказать чего бы то ни было. В третью миллиардную секунды молекул, движущихся неизвестно как, станет уже восемь. Через четыре миллиардных доли секунды – шестнадцать. А через одну секунду число неизвестных молекул будет уже равно двум в миллиардной степени. Мы провели, правда, несколько упрощенное рассуждение. Но тем не менее должно быть ясно, что сведения о поведении молекул в самых больших объемах теряются немедленно, если только в сделанном реестре координат и скоростей пропущена хотя бы одна молекула.

Итак, механический детерминизм лишен смысла. Он практически невозможен, а для нас это равносильно признанию безоговорочной невозможности, так как в этой книге мы решили не признавать слов, оторванных от дел.

Именно на этом пути мы найдем выход из парадокса «свободы воли» мучившего философов многие века. В чем же этот выход?

Никак нельзя спорить с тем, что каждый поступок, даже самый мельчайший, предопределен внешними условиями, нашим опытом, нашим разумом. Всё это так. Но мозг, нервная система человека – машины исключительной сложности. Поэтому каждое конкретное решение связано со всеми нашими воспоминаниями, с оценкой возможных последствий поступка, о которых мы судим по рассказам и по прочитанным книгам, при помощи логики, которой нас научили, на основании этических принципов, которые в нас воспитали.

Если речь идет о трудном решении, если человек колеблется, как ему поступить, то, значит, в сознании происходит взвешивание на весах всех «за» и «против». На обе чаши весов кладется множество гирь – больших и маленьких. Достаточно упущенного пустяка, и коромысло отклонится в другую сторону. Эта практическая невозможность перечислить все факторы, из которых выкристаллизовывается решение, и равносильна практически свободной воле. Поэтому мы и полагаем человека ответственным за свои поступки.

Мы обосновываем необходимость вероятностного подхода к сложным явлениям, не прибегая к той мотивировке, которая следует из квантовой механики. Действительно, если сама природа вещей такова, что невозможно задать координаты и скорость электрона, то ясно, что эта незначительная неопределенность приведет к необходимости введения элементов случайности в молекулярные процессы, а значит и в биологические явления.

Но мне хотелось подчеркнуть, что и без этого обоснования естествоиспытателю очевидна необходимость введения для описания действительности вероятностных законов.

Итак, есть классы явлений, где наука отказывается (считает бессмысленным) делать достоверные предсказания единичного события. Никто не может заранее утверждать, под каким углом отправится путешествовать электрон, прошедший через отверстие экрана. Нельзя сказать, вправо или влево отклонится в данный момент легкое крылышко мельнички, подвешенное в сосуде с сильно разреженным газом. Я не могу сказать, в какую точку земной поверхности упадет листок, сорванный ветром с дерева. Я не могу сказать, сработает ли условный рефлекс у собаки в данном конкретном случае. Невозможно знать, как среагирует на оскорбление этот именно юноша. Невозможно дать стопроцентную гарантию, что картина Пикассо вот этой девушке понравится или не понравится.

Однако это совсем не значит, что речь идет о незакономерных явлениях.

Про один электрон я ничего не могу сказать заранее. Но про миллиарды могу. Я сумею предсказать, какая доля электронов и под каким углом отклонится при выходе из отверстия. Поведение крылышка в газе в данный момент непредсказуемо, но я могу предложить формулу, которая предскажет среднюю амплитуду его колебаний. На основании экспериментальных исследований воздушных потоков я расскажу, как уляжется лиственный покров. Сложность какого-либо рефлекса такова, что он проявляется не всегда. Мне трудно выяснить причины торможения в конкретном случае, но на основе наблюдения я сумею предсказать долю положительных реакций. Этические и эстетические ценности человека зависят от его характера и воспитания. Но, опросив многие тысячи юношей и девушек, исследовав их вкусы и поведение как функцию воспитания, я достаточно смело предскажу процент юношей, которые не стерпят оскорбления, и долю девушек, которым будут нравиться картины Пикассо.

Вероятностные предсказания выполняются тем лучше, чем к большему числу случаев они относятся.

Об этом мы уже говорили с самого начала. Средние цифры, характеризующие поведение той или иной группы испытуемых, будут выполняться тем строже, отклонение от них будет тем реже, чем больше число примеров, из которых выведено среднее. Когда это число велико, то с уважением говорят на научном жаргоне – «большая статистика».

Надо сказать, что последнее обстоятельство для естествознания очень важно. Мир состоит из молекул, за каждой из которых проследить никак невозможно. Но, к счастью, в одном грамме вещества их так много, что мы не замечаем отклонения от среднего значения тех непосредственно измеряемых величин, которые обусловлены поведением миллиардов миллиардов молекул.

Скажем, в сосуде имеется газ. Манометр показывает давление его на стенку этого сосуда; мы видим, что стрелка самого чувствительного прибора замерла в неподвижности! А ведь давление обусловлено совершенно беспорядочными ударами молекул о стенку. И почему не может быть так: в какое-то мгновение стрелка рванулась к тысячам атмосфер? Ведь для этого достаточно, чтобы все молекулы в сосуде повернули одновременно в одну сторону к стенке – и всё. Вот вам и чудесный случай!