Детерминизм

Если
известны начальные условия системы, можно, используя законы природы,
предсказать ее конечное состояние

Одно
из основных положений научного метода состоит в том, что мир предсказуем то
есть для данного набора обстоятельств есть только один возможный (и
предсказуемый) исход. Эта философская доктрина известна под названием
детерминизм. Возможно, лучший пример детерминистической системы получится из
сочетания законов механики Ньютона и закона всемирного тяготения Ньютона. Если
вы примените эти законы к единственной планете, вращающейся вокруг звезды, и
запустите планету с заданного места с заданной скоростью, вы можете
предсказать, где она будет в любой момент времени в будущем. Так возникла идея
часового механизма Вселенной, имевшая огромное влияние не только на развитие
науки, но и на появление такого философско-культурного движения, как
Просвещение, которое достигло своего расцвета в XVIII веке.

Как
философская доктрина детерминизм играл (и продолжает играть) важную роль в
науке. Однако на практике не всегда легко предсказать, какой будет система в
конце своего существования (ученые называют это конечным состоянием системы),
даже если известны начальные условия. Например, довольно просто рассчитать орбиту
единственной планеты в вышеприведенном примере. Но введите еще две-три планеты
в систему, и все значительно усложнится. Каждая планета действует своей силой
притяжения на все остальные планеты и в свою очередь испытывает их влияние.
Найти точное решение такой задачи многих тел, как ее называют астрономы,
практически невозможно.

В
XIX веке было обещано вознаграждение тому, кто первым сможет ответить,
стабильна ли Солнечная система. Вопрос о стабильности можно переформулировать
так: если бы вы могли оказаться в далеком будущем, увидели ли бы вы все планеты
точно там, где они находятся сегодня, так же расположенными друг относительно
друга и движущимися с той же скоростью? Это чрезвычайно трудный вопрос. На
него нельзя ответить однозначно, поскольку в Солнечной системе девять планет,
не считая их спутников, астероидов и комет, у которых есть свои собственные
маленькие спутники с неизвестными нам орбитами. Хотя Солнечная система и
приводится как показательный пример часового механизма Вселенной и принципа детерминизма,
но ее будущее не всегда можно точно предсказать.

Это
наличие большого количества разнообразных факторов, влияющих на движение
планет, в первой половине XX века сыграло важную роль в экспериментальном
подтверждении общей теории относительности. У Меркурия, как и у всех остальных
планет, орбита эллиптическая (см. Законы Кеплера). Если бы Солнечная система
состояла только из Меркурия и Солнца, то Меркурий двигался бы все время по
одному и тому же эллипсу. Однако из-за влияния других планет этот эллипс с
каждым оборотом планеты вокруг Солнца немного искривляется. По мере движения
планеты ближайшая к Солнцу точка орбиты перигелий постепенно смещается,
причем смещается ненамного: каждые сто лет она сдвигается вокруг Солнца
примерно на 1000 угловых секунд, то есть на четверть градуса. Почти все это
смещение можно объяснить результатом гравитационного притяжения других планет
за исключением 43 угловых секунд за столетие.

До
того, как Эйнштейн сформулировал свою общую теорию относительности, феномен с
перигелием Меркурия был всего-навсего очередной необъяснимой загадкой Вселенной
никто не знал, чем вызвано это смещение, хотя, честно говоря, немногие
астрономы вообще обращали на это внимание. Но когда орбиту Меркурия рассчитали
исходя из уравнений общей теории относительности, к ньютоновскому закону
всемирному тяготению применили маленькую поправку, которой оказалось достаточно
для объяснения этого смещения перигелия планеты.