Статистические и динамические законы и их соотношение

Когда стало очевидно, что нельзя отрицать роль статистических законов в описании физических явлений (все экспериментальные данные полностью соответствовали теоретическим расчетам, основанным на подсчетах вероятностей), была выдвинута теория «равноправия» статистических и динамических законов. Те и другие законы рассматривались как законы равноправные, но относящиеся к различным явлениям, имеющие каждый свою сферу применения, не сводимые друг к другу, но взаимно дополняющие друг друга.

Эта точка зрения не учитывает того бесспорного факта, что все фундаментальные статистические теории современной физики (квантовая механика, квантовая электродинамика, статистическая термодинамика и т.д.) содержат в качестве своего приближения соответствующие динамические теории. Поэтому сегодня многие крупные ученые склонны рассматривать статистические законы как наиболее глубокую, наиболее общую форму описания всех физических закономерностей.

Нет основания делать вывод об индетерминизме в природе потому, что законы микромира являются принципиально статистическими. Поскольку детерминизм настаивает на существовании объективных закономерностей, постольку индетерминизм должен означать отсутствие таких закономерностей. Этого, безусловно, нет. Статистические закономерности ничуть не менее объективны, чем динамические, и отражают взаимосвязь явлений материального мира. Доминирующее значение статистических законов означает переход к более высокой ступени детерминизма, а не отказ от него вообще.

При рассмотрении соотношения между динамическими и статистическими законами мы встречаемся с двумя аспектами этой проблемы.

В аспекте, возникшем исторически первым, соотношение между динамическими и статистическими законами выступает в следующем плане: законы, отражающие поведение индивидуальных объектов, являются динамическими, а законы, описывающие поведение большой совокупности этих объектов, статистическими. Таково, например, соотношение между классической механикой и статистической механикой. Существенным для данного аспекта является то, что здесь динамические и статистические законы описывают разные формы движения материи, не сводимые друг к другу. Они имеют разные объекты описания, и поэтому анализ теорий не позволяет выявить существенное в их отношении друг к другу. Этот аспект не может считаться основным при анализе их соотношения.

Второй аспект проблемы изучает соотношение динамических и статистических законов, описывающих одну и ту же форму движения материи. Примером могут служить термодинамика и статистическая механика, электродинамика Максвелла и электронная теория и т.д.

 
До появления квантовой механики считалось, что поведение индивидуальных объектов всегда подчиняется динамическим закономерностям, а поведение совокупности объектов -статистическим; низшие, простейшие формы движения подчиняются динамическим закономерностям, а высшие, более сложные - статистическим. Но с возникновением квантовой механики было установлено, что как «низшие», так и «высшие» формы движения материи могут описываться и динамическими, и статистическими законами. Например, квантовая механика и квантовая статистика описывают разные формы материи, но обе эти теории являются статистическими.

После создания квантовой механики можно с полным основанием утверждать, что динамические законы представляют собой первый, низший этап в познании окружающего нас мира и что статистические законы более полно отражают объективные связи в природе, являясь более высоким этапом познания. На протяжении всей истории развития науки мы видим, как первоначально возникшие динамические теории, охватывающие определенный круг явлений, сменяются по мере развития науки статистическими теориями, описывающими тот же круг вопросов с новой, более глубокой точки зрения.

Смена динамических теорий статистическими не означает, что старые динамические теории отживают свой век и забываются. Практическая их ценность в определенных границах нисколько не умаляется фактом создания новых статистических теорий. Говоря о смене теорий, мы в первую очередь имеем в виду смену менее глубоких физических представлений более глубокими представлениями о сущности явлений. Одновременно со сменой физических представлений расширяется область применимости теорий. Статистические теории распространяются на более широкий круг явлений, недоступный динамическим теориям. Статистические теории находятся в лучшем количественном согласии с экспериментом, чем динамические. Но при определенных условиях статистическая теория приводит к таким же результатам, как и более простая динамическая теория (вступает в действие принцип соответствия -речь о нем пойдет ниже).

Связь необходимого и случайного не может быть вскрыта в рамках динамических законов, так как они игнорируют случайное. В динамическом законе отображается тот средний необходимый результат, к которому приводит течение процессов, но не отражается сложный характер определения данного результата. При рассмотрении достаточно обширного круга вопросов, когда отклонения от необходимого среднего значения ничтожны, такое описание процессов вполне удовлетворительно. Но и в этом случае оно может считаться достаточным при условии, что нас не интересуют те сложные взаимоотношения, которые приводят к необходимым связям, и мы ограничиваемся лишь констатацией этих связей. Надо отчетливо представлять себе, что абсолютно точных однозначных связей физических величин, о которых говорят динамические теории, в природе просто нет. В реальных процессах всегда происходят неизбежные отклонения от необходимых средних величин - случайные флуктуации, которые только при определенных условиях не играют существенной роли и могут не учитываться.

Динамические теории не способны описывать явления, когда флуктуации значительны, и не способны предсказывать, при каких именно условиях мы уже не можем рассматривать необходимое в отрыве от случайного. В динамических законах необходимость выступает в форме, огрубляющей ее связь со случайностью. Но как раз последнее обстоятельство учитывают статистические законы. Отсюда следует, что статистические законы отображают реальные физические процессы глубже, чем динамические. Не случайно статистические законы познаются вслед за динамическими. 
Возвращаясь к проблемам причинности, мы сможем сделать вывод, что на основе динамических и статистических законов возникает динамическая и вероятностная причинность. И как статистические законы глубже отражают объективные связи природы, чем динамические, так и вероятностная причинность является более общей, а динамическая - лишь ее частным случаем.

Заключение

Таким образом, методологическая роль статистических законов в современной науке определяется тем, что они дают строгие теоретические средства анализа объектов исследования с двумя относительно выделенными и автономными уровнями внутреннего строения и организации. Этим же объясняется колоссальное значение статистических представлений для развития современной диалектики бытия и познания, в частности, для решения таких проблем, как взаимопроникновение жесткого и аморфно-пластичного начал структуры материальных систем, начал соподчинения и координации, широкой автономности элементов и гармонии целого, сохранения и истинного обновления, и многих аналогичных.

Статистические законы действуют лишь в массе явлений. В качестве примера динамических законов можно назвать законы Кулона, Ома и др. Примером статистического закона может служить закон Бойля - Мариотта, фиксирующий связь между объемом газа и его давлением. Статистическими являются законы квантовой механики, выражающие всю совокупность возможных состояний и их взаимной связи при данных условиях. Статистические законы выражают "средние" состояния множества величин. Статистический закон выражает объективную необходимость в ее неразрывной связи со случайностью, поэтому предсказание наступления того или иного результата на основе данного закона может быть не точным, а лишь с определенной степенью вероятности.

Статистические законы-законы средних величин. Они действую в области массовых явлений. Противоположны динамическим законам, которые устанавливают жесткую причинно-следственную (каузальную) зависимость. Там, где невозможно установить непосредственную каузальность, приходится оценивать движение в вероятностной форме. Вероятность выражает не внутреннее движение предметов, а анализирует их с позиции результата.

В социальной области статистические законы действуют как законы массовых явлений, возникая на базе закона больших чисел: определенные закономерные количественные соотношения выявляются здесь только в статистической совокупности.

Список литературы

1. Горелов А.А. Концепции современного естествознания. – М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997 – 520 с.
2. Дубнищева Т.Я. Концепции современного ествествознания: Учебник / под ред. акд. М.Ф. Жукова. –  Новосибирск: ООО «Издательство ЮКЭА», 2007 – 832 с.
3. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания: Методические рекомендации. – Новосибирск: ООО «Издательство ЮКЭА», 1997 – 80 с.
4. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. – М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997 – 520 с.
5. Концепции современного естествознания. Учебник / Сер. «Учебники и учебные пособия»: Под ред. проф. С.И. Самыгина. – Ростов-на-Дону: Феникс, 1997 – 448 с.
6. Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание – М.: Агар, 1996 – 384 
7. Мякишев Г.Я. Динамические и статистические закономерности в физике. М„ 2008.
8. Рузавин Г.Н. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. – М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997 – 287 с.
9. Свечников Г.А. Причинность и связь состояний в физике. М., 2009.
10. Философские проблемы естествознания. М., 2007.