Часть 5 АТОМНАЯ ФИЗИКА

Раздел 16 ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА

16.8. Динамические и статистические законы

С развитием физики наряду с
динамическими законами механики Ньютона) было установлено статистические законы.
Под динамическими законами понимают не только законы динамики, но и все законы,
характеризуют поведение индивидуальных объектов. Статистические законы, наоборот,
есть законы поведения совокупности объектов или событий. При этом конкретный вид
законов — механических или электромагнитных — в значительной степени несущественен, он
отступает на задний план. Динамический закон рассматривался как первичный, а
открытие его воспринималось как высший этап познания. Статистический закон понимали
двояко: либо как некоторый суррогат «истинного» (динамического) закона, который возникает
только в результате нашей неспособности учитывать все факторы, относящиеся к
этого явления, то есть вследствие ограниченности нашего познания, или как своеобразный тип
объективных закономерностей (а не только суррогат «истинных» законов), что
управляют поведением больших совокупностей объектов. Однако в обоих случаях
статистические законы рассматриваются как вторичные, производные от динамических, с которых
они выводятся, когда вместо отдельного объекта берется их большая совокупность.
Это подтверждалось успехами классической статистической механики. На основе
предположение, что отдельная молекула подлежит динамическому закону (второму закону
Ньютона), выводились статистические законы поведения больших совокупностей молекул.
Итак, свойственный классической физике тип связи динамических и статистических
законов может быть выражен на основе такого положения: динамические законы
первичные статистические — вторичные, производные от первых. По статистическим всегда
стоят соответствующие им динамические законы. В классической физике статистические законы
хоть и применяются, но только как заменители истинных динамических законов.
Статистические законы имеют, так сказать, динамический эквивалент, что сохраняется
в сокровищнице познания.

Квантовая механика заставила
пересмотреть взгляды на соотношение динамических и статистических законов. Статистические
законы в квантовой механике уже не опираются на динамические законы (по крайней мере эти
законы нам неизвестны).

Все успехи в физике XX века. были
достигнуты не в поисках динамических законов микрообъектов, а именно в последовательном
проведении принципов вероятностного описания их. Категория вероятности играет
в науке всевозрастающую роль и тесно увязывается с познанием внутренних
свойств, с раскрытием внутренней структуры относительно элементарных
объектов. Только там, где можно не учитывать внутреннюю структуру, имеют силу
динамические законы. Учет внутренней структуры, анализ различных
возможностей непременно связан с введением вероятностей и применением
вероятностных методов. Если соотношение динамических и статистических законов
рассматривать на основе квантовой механики, то они окажутся противоположными
классической физике. Классический тип соотношения этих законов имеет силу, поскольку
принимаются различные формы движения материи, как в случаях классической механики
Ньютона и статистической механики. Здесь статистические законы выводятся на основе
динамических законов, но те и другие касаются различных сфер явлений: первые описывают
механические движения, а вторые — тепловые. Картина будет иной, если будем рассматривать
соотношение динамических и статистических законов в пределах той же предметной
сферы. Тогда часто даже в рамках классической физики статистические законы дают
более глубокие сведения о действительность, чем соответствующие динамические законы. В этом
можно убедиться, если взять термодинамику и статистическую термодинамику или
классическую макроскопічну электродинамику (теория Максвелла) и классическую микроскопическую
электродинамику (электронная теория). Вторые члены этих пар представляют статистические
теории, и они глубже описывают эти предметные сферы, чем первые члены, которые
относятся к динамической теории.

Поскольку статистический тип
соотношение проявляет себя при рассмотрении квантовых теорий, то можно выделить
такие пары теорий: 1) классическая и квантовая механики; 2) классическая и квантовая
теории излучения (квантовая электродинамика); 3) релятивистская механика и
релятивистская квантовая механика. Теории, названные первыми, являются динамическими, вторые
— статистическим, с помощью которых часто можно более основательно изучать
соответствующие объекты.

Динамические законы абстрагируются от
случайности, они выражают непосредственную необходимость и поэтому дают
отображение действительности с точностью до пренебрежения случайностью. Статистические
законы выражают объективную необходимость в ее неразрывной связи со случайностью,
они не пренебрегают случайностью, а рассматривают ее как форму выявления необходимости.
Следовательно, соотношение динамических и статистических законов обосновывает концепцию
вероятностной причинности. Это расширение представлений о причинности связано с
диалектической единством статистических и динамических закономерностей, когда случайные
события, статистические закономерности выступают как форма выявления и дополнения
динамических закономерностей.

Динамические законы являются абстракцией
некоторого вида зависимости, которая характерна для одиночных объектов при определенных условиях,
тогда как статистические законы являются абстракцией существенных связей некоторой совокупности.
Статистические законы являются не менее объективными и точными, чем динамические. Динамические
законы проявляются там, где роль случайности незначительна и ею можно пренебречь,
где необходимость совпадает с однозначной причинной обусловленности, где предыдущий
состояние непосредственно порождает следующий. Динамические законы действительны для каждого
отдельного явления, что входит в эту систему.

В мире нет абсолютно автономных
процессов, существует закономерность такого типа, что не детерминирует поведение
соответствующего конкретного индивидуального явления, а выходит за его пределы и
предопределяет взаимодействие ряда случайных явлений. Иначе говоря, нельзя игнорировать
роль случайностей. Случайные явления и признаки также возникают и исчезают с
определенной регулярностью, но эта регулярность или закономерность является не однозначной, а
статистической, то есть действует не в пределах одного определенного явления, а распределена в
совокупности явлений как устойчивая тенденция изменения системы однородных явлений.

Методологический анализ сравнительной
ценности статистических и динамических законов позволяет объяснить тенденцию к
расширение значения статистических законов в современной физике.

До появления квантовой механики считали,
что поведение индивидуальных объектов всегда подвергается динамическим законам, а
поведение совокупности имеет статистический характер. Однако опыт показывает, что законы
поведения как совокупности, так и отдельных частиц могут быть статистическими.

Динамические законы являются первым этапом в
процессе познания окружающего мира, статистические — более досконально
отражают объективные связи в природе и являются более высоким этапом познания. Нельзя
утверждать, что известные статистические законы основываются на динамических,
динамические законы являются первичными. Динамическая связь может существовать только
локально, то есть между отдельными состояниями системы, которые разделены достаточно малыми
промежутками времени. Поведение даже одной частицы в статистической системе не
подлежит динамической закономерности, если рассматриваются достаточно большие временные
интервалы.

Статистические законы не являются случайными.
Как и любые другие законы, они отражают необходимые связи в природе.
Главное отличие статистических законов от динамики заключается в учете
случайного. Как динамические, так и статистические законы отражают необходимые
связи. Однако, в отличие от динамических, в статистических законах необходимость
проявляется диалектически, в неразрывной связи со случайным. Необходимость,
которая в статистических законах выступает как среднее бесчисленного множества мгновенных
случайных состояний в динамических законах рассматривается как несколько точно и
однозначно определено. Факт, что современные фундаментальные физические теории есть
статистическими и содержат динамические теории как приближение, свидетельствует о
отзеркаливания статистическими теориями необходимых связей. Необходимое и
случайное в объективных процессах отражается в статистических законах.

Следовательно, переход от физики макромира
к физике микромира сопровождается возрастанием роли вероятностных методов.
Однако понятие вероятности вводится до квантовой механики не из-за отсутствия
или недостаточность знания, а как отражение особенностей состояния
микрообъектов.

Вот почему в квантовой механике не
можно применять детерминизм Лапласа, который учитывает только необходимость и
отрицает случайность. Негодность лапласівського детерминизма к явлениям
микромира не является отрицанием принципа причинности вообще, а только свидетельствует
о том, что связи и зависимости явлений природы гораздо богаче, чем те, которые
обобщенные лапласівським детерминизмом.

В статистических процессах причинность
проявляется иначе, чем в динамических. Здесь начальное состояние системы определяет ее
последующие состояния не однозначно, а лишь с некоторой вероятностью, как усреднение случайных
тенденций.

Вероятностно-статистические законы так
же, как и любые другие научные законы, могут давать правильное предсказание.
Однако они, конечно, предполагают и элемент неопределенности, проблематичности,
который присущ им не больше, чем другим законам.