Неклассические представления о характеристиках объектов и состояний

Обсудим следующий этап естественно-научного познания природы и обратимся к выбору концептуально-понятийного аппарата.

Исходя из изучения идеи неразрывности объекта и его окружения, в физике строится наиболее общая модель природы (объективной реальности) в виде так называемой физической реальности. Ключевыми понятиями, которые рассматриваются в ней, являются характеристики объекта и его состояния, которые получаются по результатам исследования объекта с позиций неклассической стратегии.

Понятия физической реальности как модели природы подразделяются на два класса. В один входят понятия, которые описывают непосредственно исследуемый объект, это его характеристики или физические величины, которые в принципе можно измерить в эксперименте (например, координата, импульс, заряд, спин и т.д.).

Другой класс составляют характеристики окружения, которое как бы готовит объект для рассмотрения в конкретной ситуации, преподносит его исследователю в некотором виде. То есть эти характеристики задают состояние объекта. Состояние отвечает за поведение характеристик объекта, а так как они отличаются от некоторых средних значений, то состояние характеризуется вероятностью обнаружения тех или иных значений подобных характеристик. Точнее говоря, для задания состояния используется не сама вероятность, а плотность вероятности в виде так называемой функции распределения значений определенной величины.

Состояние – это понятие, отражающее условия, внешнюю обстановку, в которой находится объект к началу его исследования. В некоторых случаях состояние может быть задано качественно, путем указания конкретного прибора, формирующего экспериментальные условия для наблюдения объекта.

Причина всего этого в природе отражается в том, что изменение состояния сказывается на поведении характеристик объекта. Таким образом, в основе понятийного аппарата физической реальности лежат два фундаментальных понятия – характеристики объекта и его состояния, на которых и через которые строится все описание природы.

Неоценимый вклад в становление этих понятий внесла квантовая физика, которая не просто ввела их в научный обиход, но и определила собой новую культуру мышления в естествознании. Эти понятия имеют глубочайший смысл и играют фундаментальную роль в тепловой физике и во многих разделах естествознания (в химии, биологии и т.д.). Последние исследования показали, что понятие состояния фактически становится методологической категорией и значимо во многих других областях знания о природе и о человеке (в психологии, медицине, экономике, социологии). Характеристика объекта – это, конечно, плод физического знания, но она также применяется во всех науках, где вводятся количественные характеристики.

Любое естественно-научное исследование (как экспериментальное, так и теоретическое) так или иначе направлено на изучение объектов и их состояний. Иными словами, деление понятий физической реальности на характеристики объектов и их состояний представляет собой самый общий способ классификации естественно-научных понятий.

Итак, нужно различать характеристики объекта и характеристики его состояний, т.е. внешних условий, которые созданы для исследования объекта. В естественных условиях эти понятия равноправны и неразделимы, нельзя сказать, какое из них важнее, где причина, а где следствие – они взаимосвязаны.

Физика, развиваясь долгое время в рамках классической стратегии познания, сначала интересовалась только характеристиками объектов. Любую неопределенность в их значениях приписывали недостаткам эксперимента, не принимая ее в расчет даже теоретически. Когда исследователь использует неклассическую стратегию познания, тогда он может почувствовать характеристики состояния непосредственно. При этом характеристики объекта отходят на второй план, но и не исчезают вовсе. Только теперь они выступают в виде средних значений, вокруг которых проводятся дальнейшие исследования. На этом основаны квантовая и статистическая физика, а также неклассическая химия и неклассическая биология.

Сказанное выше открывает лишь один аспект современного понимания характеристик объекта и его состояния и их роли в физической реальности. Условно этот аспект можно назвать статическим или синхронным. Это связано с тем, что до сих пор обсуждался их смысл лишь в определенный момент времени. Другой аспект современного понимания этих характеристик раскрывается при рассмотрении динамики на основе учета отношений между объектом и его окружением, которые показывают во времени поведение объекта. Оказывается, что характеристики объекта и его состояния так чутко воспринимают эти взаимоотношения, что по их изменениям можно делать достоверные заключения о событиях, в которых принимает участие исследуемый объект.

Понятия объекта и его состояния фундаментальны, так как несут отпечаток определенной природной сущности. «Системность» природы означает, что природу нельзя расчленить и что в ней все взаимосвязано. На этом основании в исследовании природы необходимо исходить из двух начал. Первое – это признание единства объекта и условий его наблюдения. Их неразрывность воплощается во взаимосвязи фундаментальных понятий физической реальности. Описывая природу в терминах характеристик объектов и их состояний, мы воспроизводим в физической реальности целостность природы.

Второе – это признание причинной обусловленности явлений природы. Она является противоположной стороной идеи целостности и воплощается в возможности изменения фундаментальных характеристик физической реальности во времени. В различных областях естествознания конкретные характеристики состояний могут быть качественно различными, форма описания их изменения со временем совершенно одинакова и определяется только причинной обусловленностью явлений. Она сводится к прогнозу состояний системы, если известно ее состояние в данный момент времени.

Взаимосвязанность и обусловленность всего в природе, как в сложном целостном объекте, порождает реакцию одних объектов на влияние, которое они испытывают со стороны других объектов.