Е философских предпосылок, определивших возникновение и развитие различных дисциплинарных матриц в науках о Земле, их адекватное описание и сравнительный анализ
| Вид материала | Документы |
Содержание3.6. Детерминизм и индетерминизм в науках о Земле – линейность и нелинейность. |
- Тема предмет экономической социологии , 59.96kb.
- Первые программы построения психологии как самостоятельной науки (сравнительный анализ), 51.66kb.
- Анализ методов прогнозирования предпосылок банкротства коммерческих организаций, 423.17kb.
- Темы курсовых работ по дисциплине «Макроэкономика» Сравнительный анализ методологических, 130.71kb.
- Практическая работа «Возникновение и развитие жизни на Земле», 85.3kb.
- Лекция Возникновение и развитие жизни на Земле Теории возникновения жизни на Земле, 165.42kb.
- Сравнительный анализ различных систем адресации, используемых в мини и микроэвм, 240.23kb.
- Темы рефератов: Представления о гармоничной личности в различных психологических теориях, 35.19kb.
- Удк 004. 383. 3 Сравнительный анализ применения различных оценок энтропии ээг-сигнала, 186.87kb.
- Сравнительный анализ методов активации процессов коагуляции и флокуляции, 35.43kb.
3.6. Детерминизм и индетерминизм в науках о Земле – линейность и нелинейность.Проблема детерминизма и индетерминизма в науках о Земле в рамках классической геологической парадигмы в явном виде была поставлена А.Д.Щегловым. До его работ по «нелинейной металлогении» в науках о Земле принималась (в явном или неявном виде) причинность в лапласовском смысле: природа как огромный часовой механизм. В рамках такого подхода постулируется, что если мы не можем объяснить какой-либо факт, это связано со сложностью объекта исследования и неполнотой наших знаний (следующих из этой самой сложности). Предполагалось, что «хорошая» модель должна дать исчерпывающий вопрос о причинах всех без исключения особенностей геологического объекта, а ссылка на случайные факторы – это вариант научно не вполне корректного введения ad hoc излишних сущностей. А.Д.Щеглов в своих работах346 в явном виде сформулировал положение, что, помимо геологических объектов (в первую очередь рудных), имеющих достаточно определенные генетические (парагенетические) связи с магматическими или осадочными процессами (это магматические месторождения, грейзены, скарны, бокситы и т.д.), существуют объекты, не имеющие связи с каким-либо конкретным геологическим телом: это так называемые телетермальные месторождения, золоторудные, месторождения медно-порфировые и др. А.Д.Щегловым была предложена концепция нелинейной металлогении,347 заключающаяся в том, что генезис подобных объектов есть проявление в земной коре первоначальной геохимической неоднородности мантии - в форме мантийного метасоматоза или магматизма. Действительно, к таким объектам весьма вероятного мантийного генезиса относятся некоторые колчеданные (Холоднинское полиметаллическое, Витимо-Алданский щит, Хунтаушанское Zn-Cu, Сино-Корейский щит348), ртутные эпитермальные месторождения349 и др. Тем не менее основания (изотопные, геохимические, структурно-геологические или какие-либо еще) для привлечения в генетические построения факторов типа мантийных интрателлурических растворов во многих случаях могут отсутствовать. Безусловная заслуга этой концепции – постановка вопроса о нелинейности в геологии, что само по себе есть выход за пределы классической парадигмы наук о Земле. Однако в предлагаемом решении проблемы А.Д.Щеглов остался в классических рамках – отсылка к мантии есть все же то же введение ad hoc некоей внешней сущности, связи в модели остаются линейными, просто недостающие элементы постулируются находящимися в глубинах Земли. Принципиально меняется ситуация при переходе к синергетической (то есть нелинейной) парадигме. Выяснилось, что хаотическое поведение, рождающее непредсказуемые случайности, может генерироваться достаточно простыми системами, где его, казалось бы, ожидать не приходится. Одним из сенсационных открытий стало обнаружение Лоренцом350 сложного поведения простой динамической системы из трех обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка с квадратичными нелинейностями. При определенных значениях параметров траектория системы вела себя столь запутанным образом, что внешний наблюдатель мог принять ее характеристики за случайные. Природа странного аттрактора Лоренца была изучена физиками и математиками. Выяснилось, что система Лоренца описывает самые различные ситуации - от тепловой конвекции в атмосфере до взаимодействия электромагнитной волны с рабочим телом лазера.351 «Нелинейность означает огромное разнообразие поведения и богатство возможностей, - пороговые эффекты, неединственность решений, существование хаотических траекторий, парадоксальный «антиитуитивный» отклик при изменении внешних воздействий.»352 Таким образом, индетерминизм оказывается не следствием нашего некоего неполного знания, а атрибутивным свойством природных (и, естественно, также и геологических) систем. Работы с приложением концепции нелинейности в синергетическом смысле последние годы начали появляться в науках о Земле.353 Мы полностью разделяем в этой связи оценку Ю.М.Пущаровского: «Сложившаяся ситуация в теоретических исследованиях в различных областях геологии, в настоящее время явно заторможенных, резко улучшится с включением в мировоззренческий арсенал фактора нелинейности».354 В обозначенной выше теме мы выделяем 2 взаимосвязанных, но не тождественных аспекта: собственно нелинейность, как форма связи причины со следствием, и причинность как таковая, то есть наличие или отсутствие жесткой связи в цепи событий. Для иллюстрации выбраны примеры из нашей практики, в которых для соответствующих геологических процессов были построены математические нелинейные модели. Хорошим примером нелинейности могут служить процессы, происходящие при росте кристаллов.355 Изменение химического состава минералов в зависимости от температуры и давления используется в петрологической термометрии, что сводится к получению коэффициентов распределения химических элементов между двумя фазами и нанесению полученного значения на диаграмму.356 За десятилетия применения метод, конечно, совершенствовался, в используемые формулы вводились поправки на состав сосуществующих минералов, неидеальность твердых растворов, указывалось, что константы равновесия могут сильно меняться в зависимости от типа флюида и его парциального давления, однако, абстрагируясь от всех этих источников ошибок, считается, что в равновесной ассоциации конкретный химический состав, например, биотита и граната однозначно соответствует точке на диаграмме “давление-температура”. Такие функции называются потенциальными и обладают определенными свойствами, в частности, наличием полного дифференциала. Потенциал Гиббса безусловно соответствует этим требованиям, однако используемые при термометрии функции, связывающие температуру и давление, с одной стороны, и химический состав реагирующих фаз - с другой, могут и не быть потенциальными, пример чего приведен в Приложении III (см. в конце работы). В результате из теоретической конструкции, где поля устойчивости тех или иных минералов отделены одно от другого четкими (жестко привязанными) разграничительными точками, линиями, плоскостями, мы переходим в мир, где в зависимости о степени сложности внутренних связей в системе поля эти могут меняться. Иначе говоря, путь, по которому система эволюционирует, может повлиять на ее конечное состояние. Результат, который ранее можно было представить в виде твердой плоскости (пусть с впадинами и выпуклостями), здесь превращается скорее в плоскость резиновую, инвариантную только топологически. Впрочем, в данном случае изменение внешних параметров так или иначе обязательно влияет (линейно или нелинейно) на систему. В Приложении IV (см.) рассмотрены процессы в диссипативных пространственно-временных геологических системах, в которых в зависимости от внутренних (причем достаточно случайных) свойств системы мы можем получить вообще две абсолютно различные ситуации, с заранее непредсказуемым эффектом. Иными словами, бывает достаточно совсем незначительного изменения отношения констант реакций (доли процента), и рассматриваемая схема не реализуется – то есть не образуется вообще никакой дифференциации вещества. При каких условиях в системе будет реализована пространственно-временная диссипативная система, а при каких ее не будет, заранее предсказать в реальных условиях невозможно. Тем самым мы приходим к индетерминизму – причем не в смысле Лапласа – как следствие недостатка информации, а в синергетической интерпретации – как следствие образования принципиально нового макропорядка из инициирующих микроотклонений начальных условий. Проделывая опыт в условиях, с точки зрения наук о Земле фактически идентичных, мы можем получить в результате не просто разные количественно, но принципиально различные по структуре системы. По набору исходной геологической ситуации нельзя заранее предсказать, что диссипативная система будет реально реализована; можно только выделить ситуации, где ее возникновение возможно, и оценить вероятность ее возникновения. Иными словами, мы имеем принципиально отличную от условий классической науки ситуацию (в соответствии с которыми результат научного эксперимента всегда должен оставаться одинаковым, тогда и только тогда научный эксперимент считается состоявшимся), а именно – вероятностный детерминизм (с точки зрения классических представлений – индетерминизм) в духе квантовой механики. Расширение трактовки причинно-следственных отношений в рамках концепции самоорганизации имеет важный практический аспект – становится бессмысленной постановка вопроса типа «…а почему в сходной геологической ситуации, имеющейся в соседнем районе, мы не имеем такого же месторождения?» Именно таков традиционный критический подход к оценке генетических гипотез в геологии – основанный на классической трактовке причинности в духе Лапласа (до сих пор, к сожалению, весьма часто встречающийся). |