ВСТУПЛЕНИЕ
Начиная с XVI века в естествознании трудами ряда ученых, и в первую очередь Галилео Галилея, были заложены основы господства детерминистской-механистической точки зрения на явления окружающей нас природы. Позднее эту точку зрения развивали Ренэ Декарт и многие его последователи. Пожалуй, наиболее яркое выражение этих идей мы находим в известном труде Пьера Лапласа «Опыт философии теории вероятностей». На второй странице этого труда содержится следующее утверждение: «Все явления, даже те, которые по своей незначительности как будто не зависят от великих законов природы, являются следствиями, столь же неизбежными, этих законов, как обращение солнца». И далее: «Таким образом, мы должны рассматривать настоящее состояние вселенной как следствие ее предыдущего состояния и как причину последующего.
Ум, которому были бы известны для какого-либо определенного момента все силы, одушевляющие природу, и относительное положение всех ее составных частей, если бы вдобавок он оказался достаточно обширным, чтобы подчинить эти данные анализу, обнял бы в одной формуле движения величайших тел вселенной наравне с движениями легчайших атомов: не осталось бы ничего, что было бы для него недостоверно, и будущее, так же как и прошедшее, предстало бы перед его взором». Такое сведение качественно многообразных закономерностей мира к механическому взаимодействию простейших тел и признание всех явлений одинаково необходимыми приводило к отрицанию случайного. Но отрицание случайного не может превратить случайное в необходимое, оно остается и играет центральную роль в познании окружающего нас мира. Недаром современная физика считает, что все законы, которым подчиняются физические явления, носят статистический характер. Приведем примеры явлений, в которых элемент случайности играет решающую роль.
Известно, что теперь во всех крупных населенных пунктах имеются станции скорой медицинской помощи. Нет возможности заранее предсказать моменты, когда потребуется оказать срочную помощь внезапно и остро заболевшим людям. Как много в течение заданного времени будет вызовов к таким больным? Как долго придется врачу и машине скорой помощи задержаться у больного? Сколько врачей и машин необходимо иметь во время дежурства, чтобы, с одной стороны, больные не слишком долго ожидали помощи, а с другой — не наблюдалось бы слишком непродуктивного использования врачебного персонала? Мы сталкиваемся с типичной ситуацией, в которой случайными являются моменты вызовов, длительность пребывания врача у постели больного, длительность проезда машины от пункта скорой помощи до дома, в котором живет больной. Очевидно, что мы не можем, не имеем права отказываться от пунктов медицинской помощи только потому, что их организация требует учета целой серии случайных событий. Напротив, мы обязаны сделать иной вывод: поскольку здоровье населения нуждается в таких учреждениях, необходимо тщательно изучить закономерности соответствующих случайных событий и разработать приемы, позволяющие рассчитать нужные характеристики качества обслуживания населения.
Как известно, при изготовлении массовой продукции-автомобилей, телевизоров и т. д. — ее качество меняется от изделия к изделию, и притом непредсказуемым образом. Неприметная глазу неточность обработки, разница в условиях закалки, молекулярная неоднородность вещест-ва и другие причины служат основой и неоднородности продукции. Эта неоднородность может быть очень большой. Так, испытывая лампы накаливания в, казалось бы, тождественных условиях, наблюдают большой разброс в длительности их жизни (т. е. разности между максимальной и минимальной длительностями горения). Есть изделия, где этот разброс достигает сотен и даже тысяч процентов. Более того, в границах разброса наблюдаются характерные закономерности, свойственные случайным величинам. Спрашивается, можно ли при таких условиях ограничиваться изучением только строго детерминистических закономерностей? Естественно, на этот вопрос следует дать отрицательный ответ и наряду со строго детерминистическими закономерностями изучать закономерности случайных явлений. Само собой разумеется, что это изучение не может оставаться чисто качественным; для случайных явлений необходимо разработать строгие количественные методы изучения и соответствующие их природе числовые характеристики.
При организации работы телефонных станций важно учитывать решающую для их работы роль различного рода случайных факторов: моменты поступления вызовов абонентов, интенсивность этих поступлений, длительность разговоров, терпеливость абонентов и т.д. и т.п. И все эти случайные факторы действуют систематически, они составляют основу самого процесса телефонного обслуживания. Следовательно, для продуктивной работы телефонной станции необходимо разработать методы, которые позволяли бы находить оптимальные решения в условиях постоянно действующих случайных причин. Число примеров, в которых случайные причины, случайные влияния определяют характер течения изучаемого процесса, несложно продолжить, без преувеличения, беспредельно. Гораздо сложнее указать процессы, которые бы развивались строго детерминистический, без влияния случайных воздействий. Отсюда следовало бы сделать ряд решающих выводов, в частности вывод о необходимости введения в программу средних школ учения о случайных явлениях и математической их теории. Это учение должно стать предметом внимания не только математики, но и физики, химии, биологии, где без концепции случайного невозможно более осмысливать как саму суть изучаемых явлений, так и внешние их проявления.