Клаузиус[7] дает научное обоснование и математическое выражение одного из важнейших законов развития Вселенной, получившего название второго начала термодинамики: «В необратимых процессах энтропия может только возрастать»:

Из этого закона следует уже философский вывод: энтропия Вселенной стремится к максимуму [23]. В последующем постижению философского и общесистемного смысла этого закона будет посвящена обширнейшая литература, принадлежащая самым различным отраслям знания.

В докладе, прочитанном в 1875 г. в Лондоне, давая оценку труду Клаузиуса, другой великий физик Дж. Максвелл сказал: «Основная заслуга Клаузиуса состоит в создании новой области науки, в таком физическом обобщении, которое позволило применить математические приемы к изучению систем, состоящих из бесчисленного множества движущихся элементов» [23].

Следующий шаг на пути формального анализа состояний систем сделал в 1876 г. Людвиг Больцман[8]. Он установил логарифмическую зависимость между энтропией S и вероятностью состояния системы и показал, что энтропия есть мера упорядоченности или неупорядоченности положения элементов в системе. Если для некоторой системы существует W элементарных состояний, то величина энтропии S будет равна:

где k – постоянная Больцмана.

Знаменитая формула Больцмана показывает, что процессы, в которых энтропия уменьшается, не являются абсолютно невозможными, а второе начало термодинамики объясняется естественным переходом всякой изолированной системы от состояний маловероятных к состояниям все более вероятным. Мысль Больцмана позволяет считать Вселенную такой системой, в которой могут происходить редкие и необратимые во времени процессы самоорганизации структур. В этом случае будут возникать локальные зоны уменьшения энтропии – очаги возникновения жизни.

Герман Гельмгольц в 1882 придал второму началу термодинамики форму, позволившую применить этот закон к изучению химических и биологических процессов, и ввeл понятие свободной энергии и связанной энергии.

Согласно Гельмгольцу, свободная энергия (ее также называют энергией Гельмгольца, или ψ-энергией) определяется через внутреннюю энергию U, энтропию S и температуру Т равенством:

При равновесных процессах, происходящих при постоянном объeме и температуре, убыль энергии Гельмгольца данной системы равна полной работе, производимой системой в этом процессе. В психологии обобщение понятия свободной энергии Гельмгольца позволяет оценить трудоемкость того или иного рабочего процесса по затраченной на это энергии или части психофизиологического ресурса организма.

В конце XIX века системные идеи в физике оставались еще предметом ожесточенных дискуссий. Больцман с сожалением замечал, что может говорить о своих идеях только с одним человеком – Гельмгольцем. Но прогресс науки закономерно приводил исследователей на рубеже двадцатого века к пересмотру самой сущности механизмов развития мира. В 1905 г. Альберт Эйнштейн создал специальную теорию относительности. Идеи Больцмана и Гельмгольца стремительно завоевывали популярность. В эти годы благодаря работам выдающегося немецкого физика-теоретика Макса Планка (1858–1947) классическая термодинамика приобретает черты завершенной теории. Значительную часть научного творчества Планка составили работы, посвященные энтропии и второму началу термодинамики. Они, по существу, завершили построение термодинамической теории и открыли возможность распространения ее принципов и постулатов на природные процессы, далеко выходящие за область явлений, рассматриваемых классической термодинамикой.

«Природа, – пишет Планк, – предпочитает более вероятные состояния менее вероятным и осуществляет переходы, направленные в сторону большей вероятности. С этой точки зрения второй закон термодинамики представляется как закон вероятности, энтропия – как мера величины вероятности, а возрастание энтропии сводится просто к тому, что за менее вероятными состояниями следуют более вероятные. Для закона вероятности характерно то, что он допускает также исключения, и установление таких исключений составляет важную теоретическую задачу» [23].

Заметим, что все формы жизни, включая ее самые сложные психологические и социальные формы, являются, быть может, наиболее ярким примером таких исключений.

Энтропия понимается Максом Планком как функция состояния системы, характеризующая направление протекания процесса обмена энергией между системой и окружающей средой, или направление протекания самопроизвольных процессов в изолированной системе [20].

В конце XIX – начале XX века возникает обширная литература, посвященная определению смысла энтропии и выводу формул для ее численного измерения [23]. Благодаря этим работам энтропия получает следующие дополняющие друг друга интерпретации:

1. Энтропия есть мера ценности энергии; ее работоспособности и эффективности. Смысл этого утверждения в том, что с уменьшением энтропии система способна производить большую работу, т. е. заключенная в ней энергия становится ценнее.

2. Энтропия есть мера потери работы вследствие необратимости реальных процессов, т. е. чем больше возрастает энтропия в системе, тем большая часть ее энергии рассеивается в окружающую среду, не переходя в работу.

3. Энтропия есть мера беспорядка, она отражает тенденцию системы к самопроизвольному переходу от состояний менее вероятных к более вероятным.

Но вот обстоятельство, возвращающее нас из мира исследования физических систем к системам психологическим. Из приведенных в табл. 1.1 данных легко заметить почти полную идентичность психофизического закона формулам для численных измерений энтропии. Они не только имеют одно и то же математическое выражение и появляются почти в одно и то же время, но даже имеют одни и те же буквенные обозначения, что само по себе, конечно, курьез.

Важно увидеть за этим совпадением одно из первых доказательств единства законов природы, проявляющих себя на самых разных уровнях ее организации. В психологии это совпадение, в частности, говорит о том, что наше восприятие соотнесено не с величиной действующего раздражителя, а с мерой его упорядоченности в ряду других раздражителей.

Тем не менее факт одновременного рождения основных законов психофизики и термодинамики и почти полного совпадения их математических выражений остался, по сути, не оцененным ни физиками, ни психологами. Только спустя почти столетие, в середине XX века, знаменитый австрийский философ и биолог Людвиг фон Берталанфи выдвинул первую в современной науке обобщенную системную концепцию, задачами которой стали разработка математического аппарата описания разных типов систем, установление изоморфизма законов в различных областях знания и поиск средств интеграции науки.

Взгляды Гегеля, Фехнера и Гельмгольца нашли своеобразное продолжение в работе одного из основателей современной психологии Вильгельма Вундта[9]. В 1879 г. в Лейпцигском университете им была открыта первая в мире лаборатория экспериментальной психологии. Это событие стало поворотным моментом в развитии психологической науки. Однако для Вундта не менее важным было разработать теоретическую систему психологического знания, которую он задумывает по гегелевскому образцу, хотя и не раз критиковал Гегеля в своих философских работах. Система психологии Вундта была впервые полностью изложена им в его книге «Очерк психологии», изданной им в 1896 г. (русский перевод 1897 г.) [5]. Во введении к этой работе Вундт замечает, что до сих пор в истории психологии преобладали два определения понятия психологии. Во-первых, что психология есть «наука о душе», а во-вторых, что психология есть наука о «внутреннем опыте». Этому мнению Вундт противопоставляет утверждение о том, что предметом психологии является непосредственное опытное знание.