Ясно, що, крім детермінованих процесів, деякі фундаментальні явища, такі, наприклад, як біологічна еволюція, або еволюція людських культур, повинні містити деякий ймовірний елемент. Навіть вчений, глибоко переконаний в правильності детерміністичних описів, навряд чи наважиться стверджувати, що в момент Великого вибуху, тобто виникнення відомого нам Всесвіту, дата виходу у світ нашої книги була накреслена на скрижалях законів природи. Класична фізика розглядала фундаментальні процеси як детерміновані та зворотні. Процеси, пов'язані з випадковістю чи незворотністю, вважалися прикрими виключеннями із загального правила. Нині ми бачимо, наскільки важливу роль відіграють усюди незворотні процеси і флуктуації.
Хоча західна наука слугувала стимулом до незвичайно творчого діалогу між людиною і природою, деякі з наслідків впливу природничих наук на загальнолюдську культуру далеко не завжди носили позитивний характер. Наприклад, протиставлення „двох культур” у значній мірі обумовлено конфліктом між позачасовим підходом класичної науки, який домінував у переважній більшості соціальних і гуманітарних наук. Але за останні десятиріччя в природознавстві відбулися значні зміни, такі ж несподівані, як народження геометрії, або грандіозна картина світобудови, намальована в «Математичних початках натуральної філософії» І. Ньютона. Ми все глибше усвідомлюємо, що на всіх рівнях — від елементарних частинок до космології — випадковість і незворотність відіграють важливу роль, значення якої зростає по мірі розширення наших знань. Наука знову відкриває для себе час. Опису цієї концептуальної революції і присвячена наша книга.
Революція, про яку йде мова, відбувається на всіх рівнях: на рівні елементарних частинок, в космології, на рівні так званої макроскопічної фізики, яка охоплює фізику і хімiю атомів або молекул, що розглядаються або індивідуально або глобально, як це робиться, наприклад, при вивченні рідин або газів. Можливо, що саме на макроскопічному рівні концептуальний переворот в природознавстві відслідковується найбільш виразно. Класична динаміка і сучасна хімія переживають в наш час період якісних змін. Якщо б кілька років тому ми запитали фізика, які явища дозволяє пояснити його наука і які проблеми залишаються відкритими, він, ймовірно, відповів би, що ми ще не досягли адекватного розуміння елементарних частинок або космологічної еволюції, але розпоряджаємося досить задовільними знаннями про процеси, які проходять в масштабах, проміжних між субмікроспічними і космологічними рівнями. Нині меншість дослідників, до яких належать автори цієї книги і яких з кожним днем стає все більше, не поділяют подібного оптимізму: ми лише починаємо розуміти рівень природи, на якому живемо, і саме цьому рівню в нашій книзі приділено головну увагу.
Для правильної оцінки концептуального переозброєння фізики, яке відбувається, необхідно розглянути цей процес в належній історичній перспективі. Історія науки — це зовсім не лінійна розгортка серії послідовних наближень до деякої послідовної істини. Історія науки є багатою на протиріччя, несподіваними поворотами. Значну частину нашої книги ми присвятили схемі історичного розвитку західної науки, починаючи з І.Ньютона, тобто з подій трьохсотлітньої давності. Історію науки ми прагнули вписати в історію думки, з тим щоб інтегрувати її з еволюцією західної культури протягом останніх трьох століть. Тільки так ми можемо по позитивним якостям оцінити неповторність того моменту в який нам випало жити.
В науковому спадку, який нам дістався, є два фундаментальних питання, на які нашим попередникам не вдалося знайти відповідь. Одне з них — питання про відносини хаосу та порядку. Відомий закон зростання ентропії описує світ як невпинно еволюціонуючий від порядку до хаосу. Разом з тим, як показує біологічна чи соціальна еволюція, складне виникає з простого. Як таке може бути? Яким чином з хаосу може виникнути структура? У відповіді на це питання зараз вдалося пройти досить далеко. Тепер нам відомо, що нерівноважність — це потік речовини чи енергії — може бути джерелом порядку.
Але існує й інше, ще більш фундаментальніше питання. Класична чи квантова фізика описує світ як зворотний у часі, статичний.
В їх описі немає місця еволюції ні до порядку, ні до хаосу.
Інформація, яка вилучається з динаміки, залишається сталою в часі. Очевидне явне протиріччя між статичною картиною динаміки і еволюційною парадигмою термодинаміки. Що таке необоротність ? Що таке ентропія? Навряд чи знайдуться інші питання, які б так само часто обговорювалися в ході розвитку науки. Лише тепер ми починаємо досягати того ступеня розуміння і того рівня знань, які дозволяють в тій чи іншій мірі відповісти на ці питання. Порядок i хаос — складнi поняття. Одиницi, що використовуються в статистичному описi, котрий дає динамiка, вiдрiзняються вiд одиниць, якi потрiбнi для створення еволюційної парадигми , котра характеризується ростом ентропiї. Перехiд вiд одних одиниць до iнших призводить до нового розумiння матерiї. Матерiя стає ,,активною”, вона породжує незворотнi процеси, а вони в свою чергу, органiзовують матерiю. < ... >
Від яких думок класичної науки вдалося позбутися сучаснiй науцi? Як правило, вiд тих, хто був зосереджений навколо базисної тези, згiдно якої на певному рiвнi свiт облаштований просто i підпорядковується зворотним у часi фундаментальним законам. Схожа точка зору на даний час є дуже примiтивною. Подiляти таку точку зору, значить уподiбнюватись тим, хто бачить у будiвлях лише накопичення цегли. Але ж з однієї й тiєї ж цегли можна збудувати i фабричний корпус, i палац, i храм. Лише розглядаючи будiвлю як одне цiле, ми можемо сприймати її як продукт епохи, культури, суспiльства, стилю. Iснує ще одна цiлком очевидна проблема: оскiльки свiт, що нас оточує, нiким не створений, перед нами постає необхiднiсть дати такий опис його найдрiбнiших ,,цеглинок” (тобто мiкроскопiчної структури свiту), який би пояснила процес самостворення.
Застосований класичною наукою пошук iстини сам по собi не може слугувати прекрасним прикладом тiєї роздвоєностi, яка чiтко прослiдковується протягом усiєї iсторiї захiдноєвропейської думки. Традицiйно незмiнний свiт iдей вважався, якщо скористатися висловом Платона, ,,осяяним сонцем умодосяжним”. У тому ж розумiннi наукову рацiональнiсть було прийнято вбачати лише у вiчних i незмiнних законах. Все ж тимчасове і минуще розглядалось як iлюзiя. Нинi подiбнi погляди вважаються помилковими. Ми з’ясували, що в природi суттєву роль вiдiграє далеко не iлюзорна, а цiлком реальна незворотнiсть, що лежить в основi бiльшостi процесiв самоорганiзацiї. Зворотнiсть i жорсткий детермiнiзм, у свiтi що нас оточує, застосовуються тiльки в простих граничних випадках. Незворотнiсть i випадковiсть вiднинi розглядаються не як винятки, а як загальне правило. < ... >
У нашi днi основний акцент наукових дослiджень змiстився iз субстанцiї на вiдношення, зв’язок, час.
Така рiзка змiна перспективи абсолютно не є результатом прийняття необгрунтованого рiшення. У фiзицi нас примушують до нього непередбачуванi вiдкриття. Хто ж мiг очiкувати, що багато (якщо навiть не всi) елементарнi частинки виявляться нестабiльними? Хто б мiг подумати, що з експериментальним пiдтвердженням гiпотези про Всесвiт, що розширюється, у нас виникне можливiсть прослiдкувати iсторiю свiту, що нас оточує, як єдиного цiлого?
До кiнця ХХ столiття ми навчилися глибше розумiти смисл двох великих революцiй в природознавствi, що здійснюють вирiшальний вплив на формування сучасної фiзики: створення квантової механiки i теорiї відносності.
Обидві революції почалися із спроб виправити класичну механіку шляхом введення в неї щойно винайдених універсальних постійних. Нині ситуація змінилась. вантова механіка дала нам теоретичну основу для опису нескінченних перетворень одних частинок в інші. Аналогічним чином загальна теорія відносності стала тим фундаментом, спираючись на який ми можемо відстежити теплову історію Всесвіту на її ранніх стадіях.
