|
и их толчки соответствуют наиболее вероятному распределению; толчки в целом
уравновешивают друг друга. Но при очень малых размерах пылинки возможны
флюктуации, нарушения равновесия, избыток толчков в одну сторону по сравнению с
числом толчков в противоположную сторону. Подобная несимметричность воздействий
молекул на пылинку в течение очень короткого промежутка времени вызывает сдвиг
пылинки, который можно увидеть при помощи микроскопа.
Представим себе большой резервуар с жидкостью, в котором достигнуто наиболее
вероятное, равномерное распределение температуры, т.е. скорость частиц в
среднем
одна и та же во всех частях резервуара. В этом резервуаре нет потоков жидкости,
нет никаких длительных нарушений беспорядочного движения молекул. Небольшие,
микроскопические нарушения все время происходят. Такие флюктуации становятся
заметными, когда мы переходим к очень малым масштабам. Они вызывают
"микроскопические" (в самом прямом смысле, видимые лишь под микроскопом) сдвиги
пылинок, плавающих в нашем резервуаре.
101
Теперь представим себе, что на эти микроскопические закономерности (чисто
механические закономерности движений молекул) накладываются макроскопические
закономерности. Мы подогрели жидкость у одного края резервуара.
Наблюдая теперь броуновское движение пылинок, можно обнаружить несимметричность
броуновских сдвигов. Сдвиги, соответствующие направлению потоков, вызванных
подогревом, будут многочисленнее, чем сдвиги в противоположную сторону. На
фотографии мы увидим, что пылинка после большого числа броуновских сдвигов не
останется вблизи исходного пункта, а уйдет на некоторое расстояние в
направлении
увлекшего ее потока жидкости.
Чтобы сделать яснее соотношение между микроскопическими закономерностями
кинетической теории, описывающей движения молекул, и термодинамическими
закономерностями, определяющими поведение больших, макроскопических масс, мы
коснемся не физической, а биологической естественнонаучной теории XIX в. -
теории Дарвина. Его теория исходит из индивидуальных судеб отдельных организмов.
Эти судьбы определяются в каждом случае чисто случайными с точки зрения судьбы
всего вида причинами. Пусть внешняя среда, в которой обитает вид, не меняется;
вид достиг максимального соответствия среде. Тогда остаются отдельные,
индивидуальные изменения и флюктуации - серии одинаково направленных изменений
у
различных организмов. Такие флюктуации будут встречаться тем чаще, чем меньшие
числа особей мы наблюдаем. Флюктуации не нарушают неподвижности вида в целом,
так же как флюктуации, вызывающие броуновское движение, не нарушают
равномерности и отсутствия макроскопических потоков в резервуаре, о котором
недавно шла речь. Если среда, в которой обитают организмы данного вида, требует
изменения видовых признаков, симметрия индивидуальных вариаций и флюктуаций
нарушается: изменения, направленные в одну сторону, наследуются, накопляются,
приводят к изменениям вида в большей степени, чем вариации, направленные в
противоположную сторону. Но эти закономерности отбора действуют только
статистически; они как бы накладываются на закономерности индивидуальных судеб,
определяют лишь вероятность той или иной судьбы организма, и этой вероятности
соответствует действительный ход событий, когда мы переходим к большим множе-
102
ствам организмов - к судьбе вида в целом. Идея подобных статистических
макроскопических закономерностей (определяющих в отдельных случаях лишь
вероятность некоторого хода событий, вероятность, которая превращается в
достоверность лишь в большой массе случаев) - одна из самых центральных идей
естествознания XIX в. Она не покушалась на основной образ классического
естествознания - движение, которое с полной точностью, для каждого атома, в
каждый момент и в каждой точке определено (не вероятность того или иного
движения, а само движение) первоначальным импульсом и взаимодействием с другими
телами в данный момент. За любыми статистическими закономерностями стоит
движение частицы, подчиненное подобным не статистическим, а динамическим
закономерностям, описанным в "Началах" Ньютона.
Эйнштейн в своей теории броуновского движения сосредоточил внимание на учете
этих динамических, нестатистических (можно сказать, "застатистических" или
|
|