Сохранения принципы

СОХРАНЕНИЯ ПРИНЦИПЫ – основоположения научной теории, содержащие утверждения о неизменности, инвариантности объектов исследования – вещей, свойств или отношений – в процессе построения системы понятий в определенной области знания. Иногда принципы сохранения называют постулатами, в особенности в тех случаях, когда имеется в виду математическая форма научной теории. Рассматривая принципы теории тяготения, В.А. Фок писал: «Сущность теории относительности (как бы ее ни называли) заключается в постулатах о свойствах пространства и времени, а постулаты имеют абсолютный характер. Хроно-геометрические постулаты эти следующие: существование предельной скорости распространения всякого рода действий и однородность пространства и времени». (Фок В.А. Физические принципы теории тяготения Эйнштейна. – «ВФ», 1966, № 8, с. 15). Постулат предельной скорости называют часто принципом постоянства скорости света – это постоянство есть сохранение определенной физической величины и потому может быть названо особенным принципом сохранения. Принцип относительности, положенный в основание специальной теории, говорит о сохранении законов при переходе из одной инерциальной системы в другую. Принцип инвариантности – это по сути принцип сохранения существенных отношений при преобразованиях, проводимых при построении теории. То, что Фок назвал постулатом однородности пространства и времени, позволяет теоретически вывести соответствующие законы сохранения – из однородности пространства выводится закон сохранения импульса, из однородности времени – закон сохранения энергии. Из изотропности же пространства (т.е. равноправия всех пространственных направлений и связанной с этим инвариантности относительно вращения системы в пространстве) следует закон сохранения момента.

Необходимо различать законы сохранения как существенные особенности самих объектов исследования и принципы сохранения, которые выполняют роль методологических основоположений научной теории. Некоторые из законов сохранения – законы сохранения энергии, импульса, заряда и т.п., будучи экспериментально подтверждаемыми, при их обобщенной интерпретации могут выполнять функцию принципов теоретизации в соответствующей области исследования. Подобные принципы теоретизации можно назвать порождающими. Из истории науки известно, что весьма общие утверждения о сохранении вещей, свойств или отношений могут способствовать установлению специальных законов сохранения. Значимость принципов сохранения осознается, когда эти принципы принимают форму особенных законов, выраженных на языке конкретной теории.

Принципы сохранения выступали первоначально в форме идеи сохранения, к которой пришли античные мыслители. Пытаясь выразить в понятиях наблюдаемые движения, а равно и множественность видимых вещей, они обнаружили удивительную несогласованность очевидного движения, прежде всего пространственного перемещения вещей, с одной стороны, и возможности выразить это наблюдаемое движение в логически непротиворечивых суждениях, – с другой. Аналогичная трудность обнаружилась и при попытке выразить в суждениях наблюдаемую множественность мира. Затруднения мысли (апории) были подробно развернуты в школе элеатов. Парменид пришел к выводу, что истинное знание – это знание вечного, неизменного бытия. Ученик Парменида Зенон утверждал, что допущение движения и множественности приводит мысль к противоречию. В попытках элеатов понять феномены движения и множественности мысль впервые обращается на самое себя. В апориях элейской школы рождалась идея вечности, покоя, неизменности, составляющая и ныне содержание принципов сохранения. Парменид говорил о бытии: «Не возникает оно и не подчиняется смерти». В диалоге Платона «Парменид» один из персонажей замечает: «Когда что-либо переходит от бытия к гибели или от небытия к возникновению, происходит его становление между неким движением и покоем и оно в тот момент не имеет ни бытия, ни небытия, не возникает и не гибнет» (Парменид. – Платон. Соч., т. 2. М., 1970, с. 458). Это высказывание можно назвать принципом Парменида; то была исторически первая форма принципа сохранения, выраженного здесь в натурфилософском виде. У Платона принцип Парменида переформулирован в принцип знания – в основе бытия лежит неизменная истина. Этот принцип оказал воздействие и на формирование концепции идей Платона, и на рождение античного атомизма.

В Новое время Декарт выражает идею сохранения в теологической форме: «Находя в себе идею Бога или всесовершеннейшего существа, мы вправе допытываться, по какой именно причине мы имеем ее. Но внимательно рассмотрев, сколь безмерны представленные в ней совершенства, мы вынуждены признать, что она не могла быть вложена в нас иначе, чем всесовершенным существом, то есть ни кем иным, как Богом, подлинно сущим или существующим, ибо при естественном свете очевидно не только то, что ничто не может произойти из ничего, но и то, что более совершенное не может быть модусом менее совершенного...» (Начала философии. – Декарт Р. Избр. соч. М., 1950, с. 434). Действие принципа сохранения Декарт распространяет и на движение: «В мире постоянно сохраняется одно и то же количество движения» (там же, с. 511).

Ньютон, хотя и не признавал принципа Декарта, однако был вынужден формулировать принцип инерции в качестве первого закона механики: «Врожденная сила материи есть присущая ей способность сопротивления, по которой отдельно взятое тело, поскольку оно предоставлено самому себе, удерживает свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения» (Ньютон И. Математические начала натуральной философии. – В кн.: Собр. трудов акад. А.Н. Крылова, т. 7. М.–Л., 1936, с. 27). Ньютон не проводил различения между законами природы и принципами теории; между тем только различение этих понятий позволяет поставить их в определенное соотношение, в отношение порождения – именно принцип сохранения порождает определенный, в данном случае специальный, закон сохранения.

Все разнообразные формулировки принципа инерции так или иначе выражают мысль о сохранении движения или, в общем случае, сохранении состояния. Можно придать этому утверждению и вид классического принципа относительности – законы механики выполняются (сохраняются) как в системе покоящейся, так и в системе движущейся равномерно и прямолинейно относительно исходной системы. Принцип относительности и принцип инерции представляют собою различные формулировки одного и того же принципа – принципа сохранения.

Изменение состояния системы происходит под влиянием внешних воздействий, которые в механике получили название сил и рассматриваются как причины такого изменения. Так, переход от равномерного прямолинейного движения к ускоренному вызывается силой. Однако понятие силы, очевидное в естественном языке, оказывается весьма проблематичным в языке науки. На эту неясность понятия силы обращали внимание уже современники Ньютона. Тем не менее, в этом понятии содержался в зародыше новый принцип сохранения. Первоначально задача формулировалась как необходимость найти истинную меру сил. Поиски такой меры привели к открытию специального принципа сохранения. В середине 19 века Р. Майер, подобно другим ученым того времени, обращается к опытному и теоретическому оправданию закона сохранения сил. Одно из убедительных для него оправданий он находит в старинном утверждении: causa aequat effectum (причина равновелика действию). Впоследствии термин «сила» был заменен термином «энергия». Так был не столько открыт, сколько в особенной форме сформулирован еще один «сохранения принцип» – сохранения энергии.

В современной физике частиц принципы сохранения тесно взаимосвязаны с принципом симметрии. Каждый новый шаг в развитии этой области знания так или иначе связан с открытием новых или с более глубоким пониманием уже известных сохраняющихся величин. Понятие симметрии органически включает в себя идею сохранения – феномен симметрии можно описать как определенное, в каждом случае особенное, единство сохраняющихся и изменяющихся элементов исследуемого явления. Стремление построить единую теорию элементарных частиц связано с поисками особенного рода симметрии или даже «суперсимметрии». Открытие нарушения какой-либо симметрии равнозначно обнаружению нарушения соответствующего принципа сохранения. Так, нарушение принципа сохранения четности в области т.н. слабых взаимодействий частиц означает нарушение зеркальной симметрии. Выявление подобного нарушения вызывает поиск нового, ранее не известного типа симметрии и соответствующего закона сохранения. Так, после открытия нарушения закона сохранения четности был предложен новый закон сохранения – комбинированной четности – и восстановлена соответствующая комбинированная симметрия.

Таким образом, можно говорить о действии в истории научного познания своеобразного метапринципа – принципа сохранения. Абсолютность принципов сохранения заключается в том, что любой общий принцип при его возможном нарушении в какой-либо области природы сменяется другим, более общим, действующим в той же области. Абсолютен не тот или иной конкретный принцип сохранения, но абсолютна идея сохранения: ни одна область теоретического исследования не может не содержать устойчивых, сохраняющихся величин.

Η.Ф. Овчинников

Новая философская энциклопедия. В четырех томах. / Ин-т философии РАН. Научно-ред. совет: В.С. Степин, А.А. Гусейнов, Г.Ю. Семигин. М., Мысль, 2010, т. III, Н – С, с. 605-606.