Детерминизм

Если известны начальные условия системы, можно, используя законы природы, предсказать ее конечное состояние.

Одно из основных положений научного метода состоит в том, что мир предсказуем — то есть для данного набора обстоятельств есть только один возможный (и предсказуемый) исход. Эта философская доктрина известна под названием «детерминизм». Возможно, лучший пример детерминистической системы получится из сочетания законов механики Ньютона и закона всемирного тяготения Ньютона. Если вы примените эти законы к единственной планете, вращающейся вокруг звезды, и запустите планету с заданного места с заданной скоростью, вы можете предсказать, где она будет в любой момент времени в будущем. Так возникла идея «часового механизма Вселенной», имевшая огромное влияние не только на развитие науки, но и на появление такого философско-культурного движения, как Просвещение, которое достигло своего расцвета в XVIII веке.

Как философская доктрина детерминизм играл (и продолжает играть) важную роль в науке. Однако на практике не всегда легко предсказать, какой будет система в конце своего существования (ученые называют это конечным состоянием системы), даже если известны начальные условия. Например, довольно просто рассчитать орбиту единственной планеты в вышеприведенном примере. Но введите еще две-три планеты в систему, и все значительно усложнится. Каждая планета действует своей силой притяжения на все остальные планеты и в свою очередь испытывает их влияние. Найти точное решение такой задачи многих тел, как ее называют астрономы, практически невозможно.

В XIX веке было обещано вознаграждение тому, кто первым сможет ответить, стабильна ли Солнечная система. Вопрос о стабильности можно переформулировать так: если бы вы могли оказаться в далеком будущем, увидели ли бы вы все планеты точно там, где они находятся сегодня, так же расположенными друг относительно друга и движущимися с той же скоростью? Это — чрезвычайно трудный вопрос. На него нельзя ответить однозначно, поскольку в Солнечной системе девять планет, не считая их спутников, астероидов и комет, у которых есть свои собственные маленькие спутники с неизвестными нам орбитами. Хотя Солнечная система и приводится как показательный пример часового механизма Вселенной и принципа детерминизма, но ее будущее не всегда можно точно предсказать.

Это наличие большого количества разнообразных факторов, влияющих на движение планет, в первой половине XX века сыграло важную роль в экспериментальном подтверждении общей теории относительности. У Меркурия, как и у всех остальных планет, орбита эллиптическая (см. Законы Кеплера). Если бы Солнечная система состояла только из Меркурия и Солнца, то Меркурий двигался бы все время по одному и тому же эллипсу. Однако из-за влияния других планет этот эллипс с каждым оборотом планеты вокруг Солнца немного искривляется. По мере движения планеты ближайшая к Солнцу точка орбиты — перигелий — постепенно смещается, причем смещается ненамного: каждые сто лет она сдвигается вокруг Солнца примерно на 1000 угловых секунд, то есть на четверть градуса. Почти все это смещение можно объяснить результатом гравитационного притяжения других планет — за исключением 43 угловых секунд за столетие.

До того, как Эйнштейн сформулировал свою общую теорию относительности, феномен с перигелием Меркурия был всего-навсего очередной необъяснимой загадкой Вселенной — никто не знал, чем вызвано это смещение, хотя, честно говоря, немногие астрономы вообще обращали на это внимание. Но когда орбиту Меркурия рассчитали исходя из уравнений общей теории относительности, к ньютоновскому закону всемирному тяготению применили маленькую поправку, которой оказалось достаточно для объяснения этого смещения перигелия планеты. Орбиты всех планет, включая Землю, тоже испытывают смещение перигелия, как и Меркурий, просто у Меркурия оно наиболее выражено и его проще измерить, поскольку Меркурий расположен ближе всех к Солнцу и поэтому имеет самую высокую орбитальную скорость (в соответствии с законами Кеплера). В настоящее время измерены смещения перигелиев всех внутренних планет с использованием современных радиолокационных методов определения дальности, и они подтвердили предсказания общей теории относительности.

Итак, если ставки достаточно высоки, ученые будут прокладывать свой путь сквозь запутанные силы притяжения в Солнечное системе, чтобы проникнуть в суть таких явлений, как смещение перигелия. Однако вопрос о стабильности остается нерешенным. Возможно, эта проблема и в самом деле неразрешима, да и награда за ее решение, надо сказать, довольно скромная. Пример Солнечной системы показывает, что даже для систем, полностью детерминистических в классическом ньютоновском смысле, возможность делать предсказания неочевидна.


20
Показать комментарии (20)
Свернуть комментарии (20)

  • alnomy  | 17.01.2006 | 16:02 Ответить
    В чем, проблема, господа?! Детерменизм верен, если:
    1. известны абсолютно все начальные условия, и
    2. известны абсолютно все законы природы
    и
    3. абсолютно точно известно, что эти законы не меняются никогда, или известен закон (в свою очередь неизменный), по которому они изменяются.

    пока не выполняются условия 1, 2 и 3, попытки предсказать конечное состояние обречены на неверность..
    Ответить
    • atrus > alnomy | 04.02.2006 | 15:01 Ответить
      > В чем, проблема, господа?!

      Проблемма в принципе неопределённости. Ты никогда не сможешь выполнить первый пункт. :)
      Ответить
      • alnomy > atrus | 06.02.2006 | 09:11 Ответить
        я бы не смог выполнить и 2-й, и 3-й..
        Ответить
        • Kijivljanin > alnomy | 09.03.2006 | 04:36 Ответить
          Накручено в статье много, особенно про Перигелий вообще не ясно, это здесь при чем? Даже в ньютоновские расчеты поправки постоянно вводятся нереальные, даже относительно Луны, какие к черту подтверждения ОТО? Желаемое за действительное, уперлись в этот Меркурий... Ни хрена никому ничего не ясно, даже первое условие невыполнимо. Лаплас гордился собой, но молчат, что нужен "демон Лапласа", которые все эти три условия должен держать в голове, иначе даже возможность выполнения этих условий ничего не дает ни практически, ни теоретически. К сожалению мир всегда будет непредсказуемым.
          Ответить
          • alexsmail > Kijivljanin | 18.09.2006 | 01:19 Ответить
            Вы все забыли ещё такую незначительную мелочь как ресурсы - память и время. Даже выполнив все условия возможно понадобится экспоненциально много времени для решения это проблемы.

            У меня в свою очередь вопрос, детерменизм и причинно-следственная связь как относятся друг к другу?
            Ответить
            • alexsmail > alexsmail | 18.09.2006 | 02:08 Ответить
              Ещё один вопрос, нарушает ли квантовая механика принцип детерменизма или нет. Как эффект "схлопывания" волновой функции в точку согласовывается с детерменизмом? Ведь до проведения эксперимента, априори, нельзя сказать в какую именно точку, волновая функция схлопнется.
              Ответить
              • theorist > alexsmail | 05.09.2008 | 01:01 Ответить
                Несовсем понял про схлопование, но сказать хочу следующее. Претензии на детерменизм в связи с квантовой механикой возникают потому, что она имеет дело с вероятностью, ну а раз можно предсказать только вероятность события, то о каком детерменизме, мол, можно говорить. Однако, и в кв. механике есть свой детерминизм. И заключается он в том, что, если известна волновая функция системы в данный момент времени, то она совершенно однозначно определяет волновую функцию в любой другой момент. То есть как бы в этом детерменизме однозначно определяется не сам ход событий, а вероятность (точнее плотность вероятности - волновая функция)
                Ответить
                • alexsmail > theorist | 05.09.2008 | 19:15 Ответить
                  Во-первых, я не ожидал получить ответ через 2 года после моего сообщения. :-) Ну да ладно, перейдём к сути.
                  Насчёт детерминизма. То, что поведение волновой функции строго детерминировано это, конечно, хорошо. Однако это-таки нарушает принцип детерминизма. Даже если вероятность события строго детерминировано, это всего-лишь вероятность.
                  Эффект "схлопывания" волновой функции, это когда проводится наблюдение и из суперпозиции состояний "выбирается" одно состояние. Дело в том, что принцип детерминизма диктует, что мы можем, хотябы в принципе предвидеть в какое из состояний будет выбрано, а квантовая механика говорит о невозможности этого.
                  Ответить
                  • Александр Н.К. > alexsmail | 11.10.2010 | 23:26 Ответить
                    Ну вот, еще через два года еще один ответ :) Так уж интернет устроен: пишешь автору, а его пять лет как похоронили :) Надеюсь, с Вами все благополучно?
                    Теперь по существу. Под "схлопыванием" Вы имеете в виду редукцию волновой функции. Должен сказать, что редукция не является физическим процессом, это всего лишь констатация факта: подброшенная монета может описываться как суперпозиция "орла" и "решки", а упавшая - чем-то одним. Предвидеть, каким окажется спин электрона, в пределах существующих моделей, мы не можем - модели несовершенны. И квантовая механика, кстати говоря, совсем не объясняет, почему при всей своей полезности, она не является "конечной теорией".
                    Ответить
                    • alexsmail > Александр Н.К. | 12.10.2010 | 00:21 Ответить
                      del
                      Ответить
                      • alexsmail > alexsmail | 12.10.2010 | 00:22 Ответить
                        Это уже стало доброй традицией, получать ответы через два года. :-)
                        У меня за это время появился блог http://alexsmail.blogspot.com/ Рекомендую также блог Игоря Иванова http://igorivanov.blogspot.com/

                        У редукции волновой функции есть разные интерпретации в пределах квантовой механики. Однако, хотелось бы понять, почему "констатация факта" это не физический процесс, хорошо, результат физического процесса.

                        Насчёт спина электрона и несовершенства моделей. В этом и был, в сущности, спор между Эйнштейном и Бором! Эйнштейн считал, что эта модель не совершенна (искал скрытые локальные параметры), а Бор говорил, что это мир ИНЕГЕРЕНТНО НЕДЕТЕРМЕНИРОВАН. На возражение Эйнштейна ("Бог не играет в кости"), Бор парировал "Эйнштейн, не говорите Богу, что делать".
                        Ответить
                        • Александр Н.К. > alexsmail | 12.10.2010 | 00:53 Ответить
                          Александр, Вы уж простите старика - не знаю, как общаться в блогах :) Что касается Вашего вопроса:"хотелось бы понять, почему "констатация факта" это не физический процесс, хорошо, результат физического процесса?", то сложно не заметить, что Вы знаете ответ. Процесс и его результат - принципиально разные вещи. Ну, а Эйнштейн с Бором так ни о чем и не договорились. Скорее всего, они оба правы... согласно принципу дополнительности :)
                          Саша, будет желание пообщаться на эту тему, скажите. Старики, ведь, любят поговорить. Часто не с кем :(
                          Ответить
          • amotr > Kijivljanin | 01.03.2009 | 18:38 Ответить
            не к сожалению а к счастью! это значит, что человек имеет хотя бы малейшие шансы изменить свою судьбу к лучшему. Если бы детерминизм работал бы как часы - это бы сводило на нет шансы человека в чем то имеющего природный изъян, поднатужиться и исправить положение.
            Ответить
            • Edward75 > amotr | 19.10.2013 | 20:17 Ответить
              Ни чего он не имеет, сударь!
              Незнание темы детерминизма порождает в головах людей надежду на свободу выбора...
              Все очень просто.
              PS. Про рефрейминг я вообще молчу.
              Какой птице хочется быть клеточной?
              Ответить
      • Edward75 > atrus | 19.10.2013 | 20:08 Ответить
        Он - нет.
        А "Целое" - да!
        Что бы понять "Общее", нужно диссоциироваться от логики уровня человека, как класса напрочь.
        Тема с котом, мне адски смешна в этом смысле.
        Все там прозрачно. Дохл он, иль нет.

        Запомните, тема неопределенности - она на уровне людской логики, не более.
        Вы сами загоняете себя в мир непонимания, намеренно ставя рамки.
        Ответить
  • melnyk_i@ukr.net  | 14.10.2009 | 22:36 Ответить
    от за что люблю чеснок, что он пахнет колбасою...
    ДЕТЕРМИНИЗМ...
    :-))
    Ответить
    • Edward75 > melnyk_i@ukr.net | 19.10.2013 | 20:10 Ответить
      На мой взгляд, он пахнет горячим хрустящим черным хлебом...
      Ответить
  • rictir  | 17.02.2014 | 16:25 Ответить
    Люди пожалуйста объясните мне такому тупому , почему грамматик разума ( Гегеля) является не правильной ? Я ища сомнение забрел сюда , помоги пожалуйста.
    Ответить
    • P.Donda > rictir | 08.05.2014 | 23:54 Ответить
      Ув. Rictir, 1.По моему, Вы забрели не туда (как и я) - имхо этот сайт просто мёртв.
      2. Правильно поставленный вопрос - половина ответа.
      3. Таки шо бы Вас интересует?
      Ответить
  • Лев Калмыков  | 08.06.2015 | 15:43 Ответить
    Логические детерминированные клеточные автоматы позволяют моделировать сложные динамические системы, решать теоретические проблемы и проверять гипотезы [1]:

    1. начальные условия задаются начальным паттерном;
    2. законы природы формулируются с помощью аксиом-логических правил;
    3. абсолютно точно известно, что эти аксиомы (логические правила, законы) не меняются никогда, или известен закон (в свою очередь неизменный), по которому они изменяются.

    [1] Kalmykov, L. & Kalmykov, V. A Solution to the Biodiversity Paradox by Logical Deterministic Cellular Automata. Acta Biotheoretica 63, 203-221, doi:10.1007/s10441-015-9257-9 (2015).
    Ответить
Написать комментарий
Элементы

© 2005-2017 «Элементы»