4. 6.4. Вероятностное описание ситуации. Статистические измерения

Говоря о наблюдениях над изучаемым объектом и о фиксации результатов этих наблюдений (измерений), а именно это является основной темой данной главы, еще раз напомним, что сама необходимость обращения к эксперименту вытекает из того, что нужно устранить некоторую неопределенность, свойственную нашим знаниям об объекте до проведения этого эксперимента. В некоторых случаях эксперимент устраняет неопределенность полностью (как при бросании монеты или контрольном замере уровня масла в двигателе); в других случаях неопределенность лишь уменьшается до некоторого предела, относительного (т.е. в принципе преодолимого) или абсолютного (неуменьшаемого). Ясно, что и организация эксперимента, и обработка экспериментальных данных, определяющие степень уменьшения неопределенности, должны исходить из природы, существа, причины неопределенности.

1. Понятие случайной неопределенности

Оказывается, что неопределенность бывает разного происхождения. Один из ее видов - неизвестность - рассматривается теорией познания и философией; такого типа неопределенность характеризует ситуацию, когда мы задаемся вопросом "есть ли жизнь на Марсе?" (посадка советской автоматической станции на эту планету уменьшила неопределенность, но не сняла ее совсем) или "существуют ли внеземные цивилизации?" (поиск возможных искусственных радиосигналов, пока, к сожалению, безуспешен). Другой вид неопределенности - расплывчатость - был обсужден в предыдущем параграфе; для нее характерно, что эксперимент в принципе не снимает ее полностью. Третий вид неопределенности -

случайность - мы кратко рассмотрим сейчас; при этом будем исходить из того, что читателю знакомы элементы теории вероятностей.

Говоря о случайных явлениях, прежде всего обращают внимание на их непредсказуемость, противопоставляют случайность детерминированности, хаотичность-упорядоченности. Имеющее определенный смысл, такое противопоставление является односторонним, так как оставляет в тени тот факт, что под случайностью понимается вид неопределенности, подчиняющийся строгой закономерности, которая выражается распределением вероятностей. Зная распределение (например, плотность р(х)) вероятностей, можно ответить на любой вопрос о случайной величине: в каком интервале находятся ее возможные значения (определим носитель распределения X-множество элементов х, для которых р(х)>0); около какого значения рассеиваются ее реализующие значения (найдем параметр положения распределения, например среднее, моду или медиану); насколько сильно разбросаны эти значения (найдем масштабный параметр-дисперсию или стандартное отклонение, средний модуль разности, энтропию); какова связь между разными реализациями (вычислим заданную меру зависимости) и т.д.

2. О природе случайности

Различные определения вероятности рассматриваются в соответствующих курсах; мы же остановимся на природе случайности. Существует несколько точек зрения на этот счет, причем каждая из них имеет достаточные основания.

1. Согласно первой точке зрения, случайным нам представляется нечто такое, в чем мы пока не уловили закономерности. По мере познания явления в последнем остается все меньше и меньше случайного. Ярким выразителем такой позиции был Лаплас, считавший, что случайность не присуща самим объектам, а связана только с незнанием, в принципе устранимым.

2. Противоположная, точка зрения состоит в том, что случайность является объективным свойством всех явлений, а детерминированность -лишь предельный случай случайности. Более ста лет назад О. Курно писал, что "случайность вмешивается во все, что творится на свете", что "миром управляет случай, или, говоря точнее, случай имеет свою часть, и притом весьма значительную, в управлении вселенной".

3. Промежуточная позиция признает как существование вполне детерминированных явлений, так и в принципе случайных, описываемых статистическими закономерностями (большая частота рождения мальчиков по сравнению с девочками; законы Менделя; статистические законы физики, химии, термодинамики; законы квантовой механики и т.д.). Таким образом, случайность признается объективным свойством лишь некоторых явлений.

4. В последние годы представители школы И. Пригожина развивают подход, согласно которому случайные и детерминированные периоды сменяют друг друга в истории любой системы. Детерминированные процессы постепенно сменяются процессами, все более удаленными от равновесия, все более хаотическими, пока в период сильной неравновесности случайность не становится определяющей причиной того, в какое из возможных новых равновесных состояний придет система.