Тульский спецвыпуск № 2

Проф. Д.М.Захаров, Н.Л.Плешакова,
ИПКиППРО ТО, г. Тула

Гуманитарные аспекты некоторых статистических закономерностей в физике

Учёный, мыслитель и педагог В.И.Вернадский призывал нас «специализироваться не по наукам, а по проблемам». По существу, это призыв к интеграции знаний, в первую очередь естественнонаучных и гуманитарных. Об этом же говорит и академик Н.Н.Моисеев: «Широта образования должна достигаться за счёт объединения гуманитарных и естественнонаучных знаний. Пришло время, когда человечество должно ликвидировать пропасть между двумя цивилизациями – гуманитарной и естественнонаучной. Это потребность нашей эпохи, если угодно – её смысл». Покажем на конкретных примерах, как можно интегрировать некоторые фундаментальные физические законы и актуальные вопросы обществознания, социологии, политологии.

Как известно, статистические закономерности носят вероятностный характер, однако выполняются они с высокой степенью точности. Эти закономерности являются важным организующим началом в мире хаоса, поскольку формируются на базе огромного числа случайно меняющихся величин, независимо от природы самих объектов, которыми могут быть атомы, вирусы, люди и т.д. Отсюда вытекает планетарное значение статистических закономерностей как естественнонаучных универсалий.

Рассмотрим закон радиоактивного распада с физической точки зрения и с позиции естественнонаучной универсалии. Следует обратить внимание на особую роль числа e (неперово число), которое позволяет описывать многие вероятностные процессы самого различного характера. Зависимость такого типа называется экспонентой. В частности, огромное число неустойчивых, случайно распадающихся радиоактивных ядер порождает статистическую закономерность в виде закона радиоактивного распада: (рис. 1). Важной характеристикой процесса является «период полураспада» T₁/2 – время, в течение которого остаётся лишь половина от первоначального числа радиоактивных ядер N₀ (другая половина, естественно, распадается). Обычно принято говорить, что радиоактивные ядра «умирают» не от «старости», а в результате «несчастного случая». Это весьма обоснованная аналогия, отражающая случайный характер процессов распада. Данную статистическую закономерность в качестве естественнонаучной универсалии целесообразно использовать в социологии для оценки качества жизни людей в регионах, отдельных странах с позиции жизнь–смерть. Смерть от болезней, несчастных случаев и т.д. можно рассматривать как своеобразный «радиоактивный распад». Чтобы исключить случаи смерти по старости, будем считать, что N₀ – число людей в возрасте до 50 лет включительно. По аналогии с законом радиоактивного распада можно записать: n = N₀e^–kt. В этом случае T₁/2 – период полусмерти, или полужизни (по аналогии с «периодом полураспада»). Чем больше T₁/2, тем качество жизни людей выше. Разумеется, подобный анализ должен проводиться в определённом (и немалом) временном интервале и мог бы стать визитной карточкой каждого государства, характеризующей благополучие его граждан.

Продолжая рассуждения, рассмотрим другую статистическую закономерность – распределение молекул газа по скоростям (распределение Максвелла) – и попробуем экстраполировать его на общественные, социологические и политические процессы. Распределение Максвелла, представленное графиком функции f(), трактуется как вероятность «выбора» молекулами данного единичного интервала скорости (рис. 2). Максимуму распределения соответствует наиболее вероятная скорость в, которая, как это установлено, зависит только от параметров системы: температуры газа T и массы одной молекулы m₀, но не зависит от времени, ускорения силы тяжести и т.д.

Необходимо подчеркнуть, что распределение справедливо для равновесных условий. На графике показано, что с изменением параметров системы (T, m₀) меняется величина наиболее вероятной скорости, т.е. максимум функции смещается, а его величина изменяется. Аналогом распределения Максвелла в общественной жизни является важнейшая демократическая процедура – выборы. Будем трактовать функцию F() как вероятность выбора избирателями данного кандидата. В этом случае аналогом скорости движущихся молекул являются различные представления (мнения) людей о кандидатах. Данная статистическая закономерность позволяет сделать ряд принципиальных природосообразных выводов. В ходе выборов кандидаты должны апеллировать только к параметрам системы, к которым в данном случае следует отнести программы кандидатов: политические, экономические, социальные. Все другие дополнительные аргументы, полезные им, фигурировать не должны. Об этом следует хорошо знать и избираемым, и избирателям. Нарушение данного принципа приводит к искажению природной закономерности и как следствие – к выбору случайных людей на весьма ответственные должности.

В настоящее время в России законодательно решён вопрос, связанный с определением допустимого уровня агитации в период предвыборной кампании как со стороны самого кандидата и его доверенных лиц, так и со стороны СМИ. Этот уровень предлагается свести к минимуму и замкнуть его лишь на программных вопросах деятельности кандидата, исключив все другие, не относящиеся к работе аргументы. Мы не берёмся судить, исходит ли такой подход из осознания сущности естественнонаучной универсалии, о которой идёт речь, или же она продиктована элементарным здравым смыслом. Суть от этого не меняется. Главное, что такая инициатива является природосообразной. Очевидно, что широко используемый «административный ресурс» является покушением на закономерности природы, по существу, её убийством, поэтому акции такого типа должны порождать не констатацию факта, а суровые наказания.

Распределение Максвелла как статистическая закономерность выполняется в условиях равновесия. Применительно к процедуре выборов это означает, что они должны проходить в стабильных политических и экономических условиях. Нарушение этого принципа (к сожалению, он в России нарушается часто) превращает выборы не в фактор статистической закономерности, а в фарс, т.е. в случайное распределение. А это, в свою очередь, чревато драматическими последствиями.

В заключение следует подчеркнуть опасность вульгаризации естественнонаучных универсалий, которые следует воспринимать не буквально, а лишь ориентироваться на них как на тенденции, реализуемые в общественных процессах. Нельзя забывать, что при наличии общности между живой и неживой материей (об этом убедительно свидетельствуют многочисленные данные науки) существует и немало принципиальных различий между ними.

Обратимся вновь к В.И.Вернадскому: «В науках о природе есть некоторые более основные проблемы, есть учения и явления, есть коренные методологические вопросы, есть, наконец, характерные точки или представления о космосе, которые неизбежно и одинаковым образом затрагивают всех специалистов, в которой бы области этих наук они ни работали. По отношению к ним он неизбежно должен высказать определённое суждение, должен иметь о них точное представление; иначе он не может быть самостоятельным работником даже в узкой области своей специальности».

Очевидно, что изучение гуманитарных аспектов естественнонаучных универсалий должно занять достойное место в современном школьном образовании как важный элемент его качества.

---

Дмитрий Михайлович Захаров – профессор, к.ф.-м.н., декан физмата ИПКиППРО ТО. Участвовал в разработке фундаментальных основ радиационного контуростроения в Тбилисском институте физики (около 20 научных статей). Эти разработки в своё время «благословил» сам Нильс Бор. 15 лет заведовал кафедрой физики и химии в Тбилисском высшем артиллерийском командном училище, издал ряд учебных пособий. После переезда в Тулу заведовал кафедрой в ИПКиППРО ТО, разработал концепцию гуманитарной физики, которая была одобрена А.А.Пинским, Ю.И.Диком, В.Г.Разумовским, В.А.Орловым и др. и оказала заметное влияние на развитие физического образования. Увлечён проблемами ноосферологии, развитием идей В.И.Вернадского, Н.Н.Моисеева, И.Р.Пригожина. Свободное время посвящает чтению художественной литературы, а также театру, который любит с детства.

Надежда Львовна Плешакова – проректор по учебно-методической работе ИПКиППРО ТО, доцент кафедры общей физики Тульского ГПУ им. Л.Н.Толстого, почётный работник общего образования РФ, пятикратный лауреат международной Соросовской премии в области точных наук, педагогический стаж 27 лет. Увлекается идеями ноосферологии, а также проблемами качества образования.