Научный метод

S1 , S2 , S3 ,… Sk,  … Sn-1 ,Sn..

В ХХ веке актуализация философско-методологических исследований С была вызвана активными  процессами формирования основ квантовой механики и исследованиями так назывемых “элементарных” частиц, а также вопросов теории информации и кибернетики. В этой связи можно указать известные дискуссии о сущности квантовой механики между Д.И.Блохинцевым и В.А.Фоком, философско-методологические идеи Г.Братоева (Болгария), У.Р.Эшби (Англия) и др. В нашей философской литературе феномен и понятие С (а также связи состояний) активно исследовалось в 60 - 80-е гг. ХХ века в работах прежде всего Г.А.Свечникова, а затем также Н.П.Васильева, В.И.Демидова, В.И.Кемкина, А.Х.Левина, Б.Я.Пахомова, О.С.Разумовского, А.Л.Симанова, В.П.Старжинского и др. По оценке Свечникова и др., понятие С – философская категория. Понятие С приобрело характер общенаучного благодаря развертыванию исследований его смысла и значения именно в философско-методологическом ключе в указанный период времени. В них приняли участие в то время многие естествоиспытатели.

Примерами феноменов  и понятия С и смены состояний  в физике служат различные фазы вещества (твердая, жидкая, газообразная и др.), а также их развертывание во времени, устойчивость и динамический характер тех или иных объектов и их аспектов. К ним относятся различные механические, тепловые, электрические и магнитные наборы характеристик (состояния), взятые как в конкретные моменты времени, так и в форме темпорального развертывания соответствующих состояний. Это, конечно, также С микрообъектов в рамках квантово-механического описания, такие как определенность и неопределенность, локализованность и нелокальность, устойчивость и неустойчивость, равновесие, стабильность и нестабильность, возбуждение, переходы и превращения от одного к другому и одного в другое (“переходные состояния”), и др. В химии существеннейшее значение имеет анализ химического равновесия, которое характеризуется константой химического равновесия. Соответствующие принципы Ле Шателье – Брауна и Вант-Гоффа указывают, что физико-химические системы находятся в противоречивом единстве равновесности и неравновесности. В теории растворов важнейшее значение имеет анализ диссоциации и гидратации ионов, имеющие соответствующие параметры и константы и т.п. Живой организм как целое характеризуется метаболизмом (обменом веществ с окружающей средой) и др. процессами. В целом, организмы, живые системы и сетевые структуры типа биоценозов, популяций и др. стремятся пребывать в динамическом равновесии со средой. Фиксированные параметры С в данном месте пространства А и времени t играют роль так называемых “начальных условий” и начала систем отсчета для определения С в последовательно развертываемых состояниях в точках А, В, С, … и т.д. в моменты времени, t1, t2, t3, … tm, …tn-1, tn. Это возможно сделать как в плоском евклидовском пространстве или в других пространствах обобщенного типа, таких как конфигурационное и фазовое пространства.

Подчеркнем, что, последние  как раз и являются пространствами состояний. Это обстоятельство придает  им особую методическую, эвристическую  и теоретико-методологическую значимость. Они содержат не только параметры  пространства, скоростей, ускорений, импульсов, другие параметры, но и параметр времени. Точка в таком пространстве как раз и отображает состояние объекта в данном месте в данное время. Знание уравнений движения и наложенных условий, указывая тип траектории (в общем случае - кривой) движения объекта, открывает перед исследователем возможность определения наиболее вероятного С объекта в заданном положении (месте) М в момент времени tm.. Перед нами важнейший инструмент для формирования научных законов и научного предвидения в физике и химии.

Известно также, что вариационное исчисление и соответствующие принципы наименьшего действия в наиболее наглядной и эффективной форме интерпретируются именно в конфигурационном и фазовом пространствах. Нами было показано, что действительное С материальной системы в таком пространстве есть минимальный (вообще, экстремальный) случай по сравнению со всеми возможными С в данном пространстве (См.: Разумовский О.С. М., 1975, с. 225). По оценке А.Эддингтона, касающейся роли формализма вариационных принципов в описании всего мира, то С мира, которое осуществлено в действительности, то есть на действительной траектории движения (как экстремали), является наиболее вероятным. Нами было показано, что функционал, фигурирующий в вариационных принципах в физике как “действие” и имеющий размерность (энергия × время), близок по объему своего смысла к понятию С, не исчерпывая его целиком (Там же). В квантовой механике С. квантово-механической системы описывается “оператором действия” Ŝ. Состояние материальной системы в данный момент времени в пространстве возможностей (конфигурационном, фазовом и др. “пространствах состояний”) описывается с помощью так называемых “дифференциальных” принципов наименьшего действия, таких как принцип Даламбера-Лагранжа, принцип наименьшего принуждения (К.Гаусса), принцип наименьшей кривизны (Г.Герца) и др. Эти принципы устанавливают, чем реальное состояние данной системы отличается от кинематически возможных в каждый данный момент времени.

 Образно говоря, здесь  отображается то, что природа  как бы устремлена во все стороны одновременно, но совокупность имеющихся условий предопределяет единственность и канализованность действительного С по сравнению с возможными, но не реализующимися состояниями. Перед нами как бы минимальное С из многообразия всех возможных. Переход к нему можно рассматривать как последовательный процесс ограничения и редукции некоего множества состояний к единственному С..

Через понятие С определяются исходные принципы и понятия теории информации и кибернетики. Например, информация связана с устранением неопределенности в С системы, а определяется она (по У.Р.Эшби) разнообразием ее возможных состояний.

Характеристика С применима  также к описанию поведения животных и человека, их сообществ, психики, мышления, а также к описанию различных человеческих сообществ, организаций, наций и государств, социума в целом, человечества и их составных частей, таких как экономика, производительные силы, технологии и техника, ментальность, культуры, морали, идеологии и т.д.

Понятие С в рамках темпорологии своим коррелятом может иметь понятия мгновения и момента, отражающих срез основных сущностных характеристик и параметров объекта в данное время в форме их описания, согласно принятой шкалы измерения на данном типе часов.

 Для темпорологии бόльший  и непосредственный интерес представляет понятие “связи состояний”.Соответственно, интервал существования связанных состояний или, иначе, жизни объекта обладает длением как объективным свойством, определяемым какой-либо связью, отношением вообще, причинностью в особенности. Внешне, по своей форме, он не ограничивается их началом и концом, а объединяет их. Если мы рассмотрим некий объект, состоящий как минимум из двух элементов, то их можно охарактеризовать как систему состояний А и В. При этом, мы можем выделить С системы как целого, так и состояния ее элементов. С целого вряд ли будет равно простой сумме таких состояний. Связи между этими состояниями внутри целого могут быть весьма многообразны.

 Дление С данного и иного,  другого, объекта фиксируется  любой рефлексивной системой, сопоставляется и соразмеряется ею на основе специфических реакций на этот феномен в ней самой в точном соответствии с ее собственной природой, а также с изменением С любых других объектов, в том числе объектов – эталонов меры изменения С (естественных и искусственных единиц этой меры С). Сам данный объект, как и другие тогда выступают в роли того, что называют “часами”. Измерение времени можно представить как сопоставление и соизмерение состояний данной взаимодействующей системой (“наблюдателем”) объектов и часов, дления состояний и их мер. В принципе, фиксирование С требует у этой системы наличия такого свойства, которое на уровне высших органических систем функционирует как память. Антиподом С будет небытие, отсутствие С, а длительности С будет мгновение, -- феномен, обозначаемый в механике и в физике термином момент времени.

С в данный момент времени можно  представить себе как результат  непрерывного сжатия, свертывания, укорачивания, сокращения любой, бесконечной последовательности состояний. Этот феномен может быть не только чисто когнитивным, но и реальным процессом. Последовательность и связь состояний можно представить как континуум, имеющих начало и конец, как непрерывное развертывание связи состояний из данного С - как нити из клубка. Такой подход в обоих случаях требует привлечения аристотелевской и картезианской идеи непрерывности пространства и времени. В принципе, антиподом такого подхода будет атомистическое представление связи состояний как дискретного множества мерных точек пространства, моментов времени, значений скоростей, ускорений, импульсов, энергии, других каких-то характеристических параметров С. Формализованное представление связи состояний на такой принципиальной основе реализуется в формулах кинематики и динамики. Важно подчеркнуть, что понятие связи состояний тесно связано в хрональном смысле с интервальным подходом, соответствующим атомизму. Связь состояний и интервальность не противоречат друг другу. Мы найдем, что здесь интервал времени обладает своей собственной связью состояний и длением.

Учет изменения С на траектории движения в обобщенных пространствах  описывается интегральными принципами наименьшего действия, такими как  принципы Ж.Лагранжа, У.Гамильтона. Они  имеют форму определенных интегралов по параметрам времени или пространства. Здесь особенно очевидно, что та траектория изменения С, которую может реализовать система, не нарушая законы движения, есть кратчайшая из всех возможных, мыслимых движений (геодезическая линия). При этом не все параметры системы приобретают экстремальный характер. К ним относятся, например, кинематические величины, такие как путь, время. Напротив, динамические параметры, такие как энергия, импульсы, моменты импульсов или моменты количества движения максимизируются или минимизируются. Переход от возможного С к действительному С, который особенно наглядно раскрывается в интегральных (интервальных по сути) формах принципов наименьшего действия, можно рассматривать как проявление взаимосвязи свойств прерывности и непрерывности в пространстве состояний. Аналитически переход этот обозначается с помощью вариационного исчисления как обнаружение в ходе варьирования единственной кривой значения функционала действия, на которой вариация действия формально-математически равна нулю (как это происходит при испытании функций на экстремум). Во всех остальных случаях будут нарушены принципы динамической симметрии (законы сохранения), а, значит, они не соответствуют действительности (См.: Разумовский О.С. М., 1975, с. 204-226).

Вместе с тем, если анализ связи состояний дает ответ на вопрос “Как, в каком направлении и как долго идет тот или иной процесс?”, то здесь мы не найдем ответа на вопросы “Почему он произошел, что его вызвало, какая причина его породила?” (См.: Г.А.Свечников. Указ соч.). Как известно, ответ на последний вопрос дает нам теория причинности. Представление о С и связи состояний не отклоняет идею причинности. В основе и С и связи состояний лежат всегда какие-то причины, какие-то основания и условия вообще, будь то закономерные и определенные, или же случайные, спорадические, неопределенные, фиксируемые вероятностными и статистическими методами.

Мы найдем здесь совпадение свойств  связи состояний и причинной  связи по признаку следования во времени  определенных состояний, обнаружим  также факт фиксирования и здесь и там определенной тесноты связи и плотности состояний или событий. Мы обнаружим их однонаправленность или ветвление в пространстве, наличие одно – однозначных, одно – многозначных и много – многозначных отношений предыдущего и последующего. Мы найдем здесь также совпадение той и другой связи по признакам их жесткости (типа “Если А, то В, и только В”) и нежесткости, неопределенности последующего С. Но мы не найдем в представлении о связи состояний идеи порождения одного С другим (производительности причины) и генетической связности. Связь состояний не всегда и не везде носит причинный характер. Ответ на вопрос, как это может быть, можно получить, если обратиться к анализу функциональной, корреляционной и других видов связей.

Можно предполагать, что  связи состояний, если их взять в  широком смысле, охватывают некоторое  многообразие связей и отношений  вообще, в том числе и непричинных. Таковыми являются, например, функциональные связи. То, что аргумент и функция  имеют связь своих состояний в форме, например, зависимости друг от друга их числовых значений, отрицать невозможно, но это не значит, что некое значение числа А порождает значение числа В, и т.д. Вообще, функциональные зависимости и связи по своей форме y = f(x) и возможному полю действия шире как причинных связей, так и связей состояний. Функциональные зависимости объективно имеют место между сосуществующими свойствами, характеристиками, состояниями, или же они отражают взаимоотношения между абстрактными величинами типа тригонометрических и геометрических объектов. Примером первых является закон Видемана – Франца о связи электропроводности и теплопроводности металлов. Оба этих свойства (и соответствующие состояния) не являются причинами друг друга, а сами являются следствиями движения свободных электронов в металле. В законе Бойля – Мариотта pV = Const объем и давление газа (как и соответствующие состояния) в рамках своего отношения вообще являются равноценными параметрами. Аналогично обстоит дело в формуле А.Эйнштейна о связи массы и энергии E = mc2.

Подобные же рассуждения (и примеры) можно было бы привести относительно корреляционной связи, которая  выражает определенную слабую и непричинную  по характеру тесноту состояний, отдаленность их в пространстве и  времени, параллельность связи состояний (и соответствующих свойств, характеристик, параметров и др.) у объектов разного рода.

Если воспользоваться  системными идеями и представлениями  об иерархии систем с их состояниями, то можно говорить об иерархии связей состоянии внутри системы. Говоря о  всеобщности связей состояний и мире в масштабах Вселенной в контексте этой связи, можно различать: (1) “собственные состояния” объектов разного рода и уровня в рамках иерархии объектов мира (систем, сетей, сотовых и других образований), их связи состояний; (2) “универсальные состояние” и “универсальную связь состояний” как абстрактные, обобщенные представления о всех С, их связи и об их всеобщности (См.; Разумовский О.С., М., 1975. – с.220); (3) “состояние Вселенной” и совокупности ее собственных связей состояний; и, мы можем, наконец, указать (4) “состояние мира” как целого и его совокупных связях состояний.

Литература

Механи́ческим движе́нием тела называется изменение его положения  в пространстве относительно других тел с течением времени. При этом тела взаимодействуют по законам механики.

Раздел механики, описывающий  геометрические свойства движения без  учёта причин, его вызывающих, называется кинематикой.