Мир не такой, как только что
Договоримся, что #«процессом» мы называем последовательность неких состояний во времени. Смена состояний может пониматься как дискретная или непрерывная. Для большей наглядности, все же, представим ее как дискретную, мелкими шажками, а разницу между соседними шагами-состояниями назовем #"событием". Такой подход вообще широко распространен – во-первых, в целях анализа бессмысленно рассматривать бесконечно сближенные и по времени, и по виду "картинки", тогда как, уяснив определенные вещи при достаточно заметных изменениях на каждом шаге, обычно нетрудно перейти в пределе к бесконечно малому, как это и делается в дифференциальном исчислении. Во-вторых, ведь и реальные физические события, по утверждению квантовой теории, в известном смысле #дискретны. В предельно упрощенной модели можно говорить о событии просто как об увеличении или уменьшении (неважно чего) на некоторую единицу, или 1 бит.
События под действием только одного доминирующего фактора можно считать одномерными, т.е. на каждом шаге будет или только "больше", или только "меньше". Чем более #многофакторным и неоднозначным становится действие внешних агентов, тем менее предсказуемым делается знак изменения на каждом новом шаге, вплоть до полностью случайного. В последнем случае можно сказать, что процесс в чистом виде определяется последовательностью #флуктуаций. Тогда производная функции, описывающей процесс, представляет случайные метания, или так называемый #белый-шум, а сам процесс – его первообразную, или #фликкер-шум (он же розовый). Последний обладает интересным свойством – статистическим самоподобием, т.е. разница между состояниями в два произвольно взятых момента в среднем пропорциональна промежутку между этими моментами; также говорят, что функция этого рода обладает памятью о своем прошлом. Математически это еще может выражаться в виде вариограммы, график которой представляет наклонную прямую, проходящую через начало координат, а также в виде спектра процесса, у которого амплитуда каждой гармоники обратно пропорциональна ее номеру (функция вида 1/х, попросту говоря), а вот фаза может быть и произвольной. Данное свойство очень распространено в природе, причем не только для временных, но и для пространственных зависимостей – например, этой закономерности, в целом, подчиняется рельеф дневной поверхности земной суши.
У такой функции имеется ряд важных свойств.
Во-первых, равномерное распределение по ее спектру энергии, поскольку она прямо пропорционально квадрату амплитуды и обратно – квадрату частоты. Это важно потому, что только так может распределяться по спектру энергия, высвобожденная при мгновенном взрыве; последующая перекачка энергии по амплитудному спектру для замкнутой системы (т.е. без потери или притока энергии) невозможна, зато может иметь место дисперсия фазы, из-за чего последняя постепенно "забывает" о первоначально компактном виде, обусловленном взрывным происхождением. Это к вопросу о теории БВ.
Во-вторых, у такой функции обычно просматривается членение на крупные "бугры" и "впадины", что и позволяет говорить о периодизации всевозможных процессов во времени – например, погоды – а, скажем, в рельефе выделять горы и долины. Однако, при определенном поведении фазы такая последовательность может образовывать резкие "обрывы" либо заостряющиеся "пики" над пологой "равниной" – и тем не менее, эти функции имеют все тот же розовый спектр и "узлы" фаз, где фазы всех или многих гармоник в точке указанной особенности принимают одно и то же (но, естественно, разное для разных форм) значение. Таким образом, даже резкие изменения на фоне предшествующего и последующего спокойствия могут быть проявлениями ровно тех же самых закономерностей, что и "обычный" ход процесса с неспешными вариациями.
И снова о «размерности мышления»
Описанная выше глобальная закономерность подводит нас к тому, что для более полного понимания мира, вдобавок к "логарифмическому" мышлению, необходимо уяснить себе еще и "розовое" (термин можете предлагать сами). Это значит, что, строго говоря, нет границ, нет начала и конца ни у чего – есть только более быстрые, по сравнению с прочими, переходы и смены состояний. При формировании картины мира, конечно, вполне естественно проводить по этим «кручам» границы между тем, что мы считаем классами вещей и явлений – но здесь прячется также и опасность абсолютизации границ и, что, быть может, хуже всего, деления на «мы» и «они».
А вот еще очень важный для нас этический, #экзистенциальный вывод. Всю жизнь наш организм теряет и получает молекулы вещества – на протяжении нескольких десятков лет жизни через нас проходит во много раз больше вещества, чем содержится единовременно. Всю жизнь наше сознание существует в форме взаимодействия с сознанием других людей. Человек, как известно, может «идти в гору», «плыть по течению» или «катиться по наклонной», у каждого бывают взлеты и падения. Так вот, появление новой жизни и смерть – это не начало и конец, а только участки ускорения непрерывного процесса физического и духовного обмена с окружающим миром, участки, на которых наша личность, наша мысль сначала творчески перерабатывает личности и мысли других, а потом окончательно приобретает самостоятельное бытие в этом мире, продолжая оказывать на него влияние (если, конечно, она вообще имела место быть в процессе физической жизни). Жизнь – это когда все время что-то меняется, поэтому смерть, как и рождение – просто одно из наиболее ярких проявлений жизни. На жизнь стоит смотреть в розовом свете.
Динамическое равновесие Вселенной
Весь человеческий опыт показывает, как легко сжечь кусок дерева и как невозможно превратить обратно в дерево дым костра. Физические процессы идут в сторону снижения энергетических уровней, выравнивания энергетических потенциалов, т.е. роста энтропии и превращения всего вещества в сплошную однородную по температуре и составу массу. Что касается химического состава – энергетически «ниже всего» находится железо, т.е. все более тяжелые элементы выделяют (теряют) энергию при распаде, более легкие – при ядерном синтезе. Этим объясняется и аномальная распространенность железа и близких к нему элементов во #Вселенной. По поводу будущей динамики Вселенной единого мнения нет – бесконечное расширение с ускорением, с постоянной скоростью или с замедлением, замедление в конце концов до нуля с «застыванием» или последующим коллапсом; из последнего можно даже вывести цикличность – коллапс, новый Большой Взрыв, расширение, и так до бесконечности. Однако, в природе слишком велика роль необратимых явлений; иначе говоря, слишком много всего описывается не волновыми, а диффузионными уравнениями. Апериодических процессов можно найти сколько угодно, тогда как реальные волновые, строго говоря, все хоть сколько-нибудь «мажорированы» затуханием, т.е. чисто волновыми, все же, не являются. Весь эмпирический опыт указывает не на бесконечно пульсирующую Вселенную, а на однонаправленный процесс. История идет только от прошлого к будущему.
В то же время регулярный, детерминированный процесс, как правило, двусторонен. Необратимым его делают постоянные диффузионные явления, перетасовка, «запутывание следа» – но это по самой своей сути нестационарные явления (стационарные, т.е. имеющие устоявшуюся динамику – предсказуемы и обратимы). Природа же в принципе инерционна, то есть любое изменение вызывает противодействие, направленное на сохранение status quo– хорошим примером является возникновение переменного магнитного поля при изменении электрического, которое в свою очередь создает новое электрическое поле, стремящееся компенсировать изменение исходного. Диффузии, перемешиванию, росту #энтропии противостоит стремление к разделению, структурированию и усложнению – это и есть динамическое равновесие. В его основе лежит, возможно, самый фундаментальный закон природы – Великий Закон Флуктуации, который мы уже затронули, говоря о процессах вообще.
О пользе революций… то есть флуктуаций
Мы привыкли, что камень стремится скатиться с горы в долину; нагретое тело передает теплоту окружающей среде так, что их температуры стремятся к равенству; скорости отдельных водяных струй выравниваются, и река течет к морю одним потоком. Но вот уже на молекулярном уровне это не вполне так – иначе невозможно было бы объяснить испарение воды при температуре много ниже точки кипения, при данном давлении. Скорости молекул категорически не хотят хотя бы примерно выровняться – то и дело некоторые молекулы приобретают скорость на десятки процентов больше средней по всему объему, что соответствует температуре пара; отдельные молекулы в отдельные моменты и вовсе оказываются в состоянии, которое для всего объема соответствовало бы переходу за тройственную точку. Да, доля «паровых» молекул в каждый момент может быть ничтожно мала – но этого оказывается достаточно, чтобы в открытой плошке за непродолжительное, по человеческим меркам, время в «комнатных» условиях высохла, испарилась вся находящаяся там вода. ВСЯ, а не отдельные молекулы.
Стабильность хуже смерти
Если бы на всех уровнях наблюдалось стремление к минимизации, выравниванию, то есть не будь постоянно возникающих молекулярных флуктуаций – и при 200С или даже 990С и давлении в одну атмосферу вода вечно оставалась бы в плошке. В озере, в океане. Не было бы облаков, дождей и снега. Питаемых ими ледников и рек. Продолжать? А ведь это только один из великого множества примеров того, как флуктуации – и вовсе не только на молекулярном и вообще на микро- уровне – определяют картину мира. Зачем ходить далеко – в понятиях квантовой механики, само вещество есть лишь совокупность флуктуаций пространственной плотности энергии, ее сгустки, так сказать.
Маловероятное априори, но произошедшее де-факто событие – результат флуктуации. Сам момент Большого Взрыва, пожалуй, был первой и величайшей флуктуацией в нашей Истории – с точки зрения гипотетического внешнего наблюдателя, конечно, так как для нас этот момент истории лишь предшествовал. Но флуктуации продолжали играть свою незаменимую роль и в ходе нашей истории, по какой шкале ни считай. Известно, что наибольшему росту энтропии системы соответствует принятие ею наиболее вероятного состояния при наибольшем количестве возможных вариантов. А раз так, любой априори маловероятный, но ставший свершившимся фактом исход есть контратака против энтропии. Флуктуация – странствующий рыцарь, появляющийся нежданно и укрощающий аппетиты энтропийного дракона. Более того, если этим маловероятным событием или его прямым следствием станет некое упорядочение, уменьшающее само число последующих вероятных исходов – энтропии придется отступить, отказаться от притязаний на некоторую часть мироздания. Победить ее, то есть заставить не увеличиваться в глобальном масштабе, по-видимому, невозможно, но можно таким образом «разделить сферы влияния».
Действительно, то, что мы знаем, говорит о многократном выделении малой части целого в более сложную структуру. Рассмотрим подробнее в следующей части.