Osvita.ua Вища освіта Реферати Філософія Філософські засади класичної та квантової фізики. Реферат
Провідні компанії та навчальні заклади Пропозиції здобуття освіти від провідних навчальних закладів України та закордону. Тільки найкращі вищі навчальні заклади, компанії, освітні курси, школи, агенції. З питань розміщення інформації звертайтесь за телефоном (044) 200-28-38.

Філософські засади класичної та квантової фізики. Реферат

У рефераті розглянуто вплив філософії на зародження і розвиток класичної фізики. Подано філософські засади квантової фізики

Вплив філософії на зародження і розвиток класичної фізики. Основи науки неоднорідні, ієрахаїчні і, що у всіх наук є деякі спільні (філософські) основи. Тепер розглянемо, що конкретно розуміють під основами науки ті спеціалісти, які займаються саме цими науками. Розглянемо на прикладі фізики.

Історія механіки починається з Галілео Галілея (1564-1642) - основоположника сучасної фізики. Ним були відкриті закони рівномірного та рівноприскореного рухів, а, головне, йому належать формулювання найважливіших принципів динаміки: закону інерції, принципу відносності і принципу незалежної дії. Ці вихідні положення механіки були наслідком нового типу мислення, а саме експериментально-теоретичного дослідження природи.

Схоластиці і догматизму середньовічної науки Галілей протиставив досліди і математичне описання законів природи, логічно чітке формулювання основних понять. Задача дослідження полягала в тому, щоб придумати дослід, знайти в отриманих даних математичну закономірність і йти далі з допомогою індуктивного методу знаходження нових наслідків.

В протилежність Галілею його сучасник Рене Декарт (1596-1650) розробляв основи механіки виходячи із загальних натурфілософських положень. Він намагався отримати чіткі однозначні принципи, що мали б таку ступінь достовірності, як і очевидні дослідні дані. Достовірність як результат міркувань здорового глузду - ось вихідний пункт у Декарта.

Згідно Декарту всі явища природи повинні бути пояснені на основі однієї загальної і очевидної властивості природи. Такою властивістю в нього виступає простір, відстань і простір. Фізичні тіла - це простір, наділений формою. Зміна форми - є рух, що являє собою взаємодію чи дію сил. Декарт усвідомлював принципи відносності і будував механіку на основі 3-х законів, перші два з них визначали принципи інерції, а третій - збереження кількості руху. Цей закон витікав із загального натурфілософського положення про незмінність кількості руху у Всесвіті, який обумовлений божественним створенням світу.

Декарт вважав, що фізика повинна дати відповідь на питання: "Чому відбуваються ті чи інші природні явища?" В цьому відношенні вона раціональна наука, яка показує за явними силами більш загальні властивості матерії. звідси, по Декарту, необхідна орієнтація на розкриття незмінних характеристик, відношень і т. д. у змінному світі природних явищ.

Для Галілея фізика - це математичне описання сил, як реальних причин змін, які не можуть звести до загальних, універсальних властивостей матерії. Фізика повинна дати відповідь на запитання: "Як проходять ті чи інші явища природи?".

В цих двох діаметрально протилежних підходах до задач фізично-теоретичного дослідження природи не явним чином виразилось те, що фізика - наука не лише про закони природи, але й про відношення людини до природи.

Таке розуміння суті фізичної науки було наслідком тієї ідейно-духовної атмосфери, в якій зароджувалась механіка. З однієї сторони, вплив грецької натурфілософії, особливо праць Арістотеля, що ставили загальні проблеми створення світу. З другої сторони, зростаюча цікавість до прикладного характеру науки, пов'язаному з розвитком промислових ремесел, які визначили технічну революцію 16-17 століття. Ця складна і протирічна тенденція становлення класичної механіки знайшла своє завершення в роботах Ісаака Ньютона (1642-1727), після яких класична механіка була вже майже закінченою теорією.

В 1970 році почав видаватися міжнародний журнал "Foundatіon of physіcs". На його обкладинці зазначається, що журнал присвячений дослідженням "понятійного базису і фундаментальних теорій в сучасній фізиці, біофізиці та космології". Журнал служить для публікацій матеріалу, в якому аналізується "логічна, методологічна і загально-філософська база фізичних теорій та процедур".

На думку засновників журналу (американських фізиків Маргенау та Юрграу) саме "дефекти" в основах фізики є "загальними причинами", що гальмують розвиток наук. Тому головними завданнями досліджень в області основ фізики повинне бути пояснення головних ідей, викриття та усунення протиріч, встановлення плодотворних контактів між фізикою та суміжними з нею науками (космологією, біологією та хімією).

До першочергових тем досліджень в області основ фізики були віднесені:

  • історична і логічна проблема доведення еквівалентності матричних і хвильових формулювань квантової механіки;
  • проблеми вимірів у фізиці мікросвіту і в теорії відносності;
  • роль варіаційних принципів;
  • суть принципу спостережності;
  • проблема простору і часу;
  • аксіоматизація фізики;
  • проблема створення єдиної фізичної теорії;
  • аналіз понять корпускули і хвилі;
  • визначення ролі топологічних методів в математиці та фізиці.

Наведені формулювання явно говорять про специфічний характер цих досліджень, але за ними ховаються досить широкі проблеми історії розвитку фізичних понять, значення експериментальної діяльності і математичних методів у фізиці, проблеми взаємозв’язку фізики із іншими суспільними науками і з філософією (коли мова йде про аналіз основних фізичних понять.

В своїй книзі "Філософія фізики" Маріо Бунге, сучасний канадський дослідник, справедливо стверджує, що кожний фізик, який намагається зрозуміти зміст своєї власної роботи, обов'язково стикається з філософією і не завжди це розуміє. Межування з філософією дозволяє висувати нові ідеї, спів ставляти їх з дійсністю усвідомити, що фізика є членом великої сім'ї людських знань.

Слід зауважити, що вирішення цих проблем в значній мірі залежить від філософських позицій дослідника і від підходу. Специфіка підходу Бунге в обмеженні напрямку своїх досліджень в області основ фізики пошуками мови, яка була б такою ж точною, як мова математики чи формальної логіки. В нього виходить, що філософський аналіз є щось подібне до математичного аналізу. Звичайно, математичну аксіоматику можна застосувати у філософському аналізі, хоча неможна стверджувати, що філософський аналіз цілком зводиться до аксіоматизації, яка передбачає лише формальні відносини між вихідними поняттями.

Бунге намагається вирішити поставлені ним проблеми фізики за допомогою свого формально - логічного і семантичного аналізу. Доводячи об'єктивність квантово-механічних понять, зокрема поняття хвильової функції, він звертається до рівняння Шредінгера і розглядає їх чисто формально. Формально це рівняння зв'язує просторову і часову змінні за допомогою оператора загальної енергії якої-небудь квантово-механічної системи.

Всі символи, що входять до рівняння, означають якісь фізичні властивості. Серед них нема жодного, який би визначав властивості суб'єкту "спостерігача" Всі вони відносяться до об'єкта, так званого "квантону". Тому, напрошується висновок, суб'єктивістська інтерпретація квантової механіки, зокрема рівняння Шрндінгера, неможлива.

Але питання про інтерпретацію квантової механіки не вирішується так просто. Наприклад, аналізуючи рівняння доводиться виясняти, до чого відносяться просторова і часова координати. Справді, до "квантона", тобто квантового об'єкта чи до проекцій його властивостей на просторово-часову площину суб'єкта, в якій розміщені прилади експериментатора? А це значить, що інтегруючи квантову механіку, ми не можемо ухилитись від розгляду суб'єктно-об'єктного відношення. Бунге ж, обмежуючись формальним підходом, вважає, що математичні схеми фізики отримають повну і достатню інтерпретацію вже в рамках одного синтаксичного та семантичного аналізів. Він навіть заявляє, що квантова механіка не має ніякого емпіричного змісту.

Очевидно, що така позиція ігнорує роль практики, як джерела теоретичного знання і, тим більше, як складової частини самого об'єкту пізнання.

Філософські засади квантової фізики. Насамперед слід звернути увагу на те, що центральним питанням квантової фізики, точніше питанням її філософської інтерпретації, є питання про природу і специфіку тієї реальності, яку вона досліджує. Відповідаючи на це питання можна, звичайно, просто постулювати об'єктивний статус квантово фізичного знання. Але це було б відхиленням від вирішення проблеми. Відповідь про природну специфіку квантово фізичного знання не є тривіальною, хоча б тому, що на це питання дається дуже багато різних відповідей.

Відкриття Гейзенберга (1927) показало, що багато питань, які ставились в новій теорії, зразу після її зародження не мали змісту: до квантової механіки не можна застосовувати деякі старі поняття і ставлення. Одночасно визначилося і джерело ймовірностей, що фігурують в квантових теоріях. Гейзенберг встановив, що неможливо одночасно визначити майбутню поведінку мікрочастинки. Це відкриття означало, не лише методологічне обґрунтування квантової механіки, не лише показало необхідність перегляду всієї попередньої методології, але й висунуло ряд фундаментальних гносеологічних і світоглядних проблем, що стосуються природи і можливостей людського пізнання, а також вказало на специфіку закономірностей мікросвіту.

На відміну від класичної фізики квантова фізика досліджує такі фрагменти реальності, які недоступні безпосередньому сприйманню, і відображення яких в теоретичній формі усереднено класичними представленнями і методами. Це реальне усереднення приводить до думки, що ряд об'єктів квантово-фізичного дослідження проявляє залежність від умов і засобів пізнання, відносність до "системи відліку" практичної і теоретичної діяльності, зовнішньої по відношенню до об'єкту дослідження.

В зв’язку з цим народжуються нові для методології фізики питання про природу фізичної реальності і про те, яку роль грають при отриманні знань про фізичний об'єкт: по-перше, сам цей об'єкт, по-друге, теоретична і практична діяльність суб'єкта (теоретика, експериментатора, фізика, математика, філософа).

Як співвідносяться реальність квантової фізики і об'єктивна реальність, яке співвідношення між аподентичністю (достовірністю, логічною необхідністю) та гіпотетичністю (можливим характером, суб'єктивністю) квантово фізичного знання, чи присутні в ньому елементи фантазії, і як вони співвідносяться з об'єктивним відображенням матеріальної реальності, як співвідносяться конкретно сутність і явище, теорія і досвід в структурі квантово фізичного знання, чи впливають діяльність людини і розумові пізнання на результат пізнання, яке значення класичних фізичних представлень для формування концепцій про " квантони" - все це питання що мають безпосереднє відношення до дослідження такого поняття як реальність.

Наступним важливим питанням основ квантової фізики є питання про спосіб існування квантово-фізичної реальності і шляхи пояснення цього існування. Відомо, наприклад, що класичні фізичні теорії, фундамент механістичного світогляду, приймають керуючою формою детермінізму жорстку, однозначну (лапласівську) причинно-наслідкову форму зв'язку. Така форма детермінізму наділяється онтологічним (буттєвим) статусом, а її теоретичні реконструкції служать головними способами причинного пояснення, визначають основні теоретично-фізичні форми законів об'єктивної реальності.

І хоча вже класична статистична фізика поставила під сумнів універсальність лапласівської форми причинного пояснення, як онтологічну привилегійованість категорії необхідності у порівнянні з категорією випадковості, у фізиці лише квантові теорії вимагали перегляду онтологічних представлень про спосіб існування фізично реальних об'єктів і, відповідно, про спосіб їх причинного пояснення.

З досягненнями квантової фізики пов'язане збагачення змісту категорії причинності з урахуванням представлень про об’єктивні можливості (ймовірності), теоретичне та практичне обґрунтування діалектичних співвідношень дійсності і можливості, необхідності і випадковості, визначеності і невизначеності.

Такі обґрунтування та збагачення значно вдосконалюють фізичну картину світу.

Дійсно, діалектичний матеріалізм стверджує, що матерія не просто рухається, але й знаходиться в безперервному русі (розвитку) і самовідновленні. Але, якщо закони, по яких здійснюється рух матерії, носять жорстко-детерміністичний характер, якщо в світі панує лише одна необхідність, то тоді для розвитку і відновлення, в принципі, не залишається місця. На щастя, ми знаємо, що це не так. Тому важливо, що в теоретично-фізичній схемі на законних правах вводять, крім поняття необхідності, також поняття випадковості та можливості.

Такі схеми відображають світ повніше, в них закладені основи для відображення процесів розвитку і самовідновлення матерії. І тоді, з точки зору конкретного обґрунтування філософського принципу розвитку матерії, можна ставити в заслугу квантовій фізиці те, що вона ввела в науку поняття випадковості, можливості, невизначеності в їх зв'язку поняттями необхідності, дійсності, визначеності.

Ще однією важливою темою філософського аналізу фізики, особливо для квантової фізики, являється тема логіки. Слід зауважити, що ця тема не була злободенною ні в класичній фізиці 17-19 століть, ні в сучасній теорії відносності. Хоча логіка і являється основою будь-якого міркування, використовування її у фізиці досить довгий час не усвідомлювалось з практичної сторони, а рефлексія над її законами і основами звичайно відносилась до області власне логічних досліджень по основам математики.

Яке ж відношення може мати логіка до фізики, якщо перша займається формами мислення, а друга - конкретними, змістовними речами, що існують незалежно від мислення? Питання, поставлене таким чином повинне викликати підозру з точки зору діалектики, а саме діалектики формального і змістовного (форма і зміст співвідносні!) І ця підозра тільки підсилилась, коли вчені звернулись до аналізу логіки квантово фізичних висловлювань.

Математичний аналіз цієї логіки показав, що в сфері квантово фізичних висловлювань і міркувань важливо задовольнити ряд звичайних, класичних, логічних законів - таких, наприклад, як закони асоціативності і дистрибутивності. У зв'язку з цим виникли сумніви у вичерпності арістотелевої (тобто класичної) логіки як логічного засобу відображення специфіки квантово фізичної реальності.

Для основ квантової фізики має важливе значення аналіз співвідношення класичних і квантових фізичних представлень. Як оцінити значення класичної фізики для квантової фізики? Чи можна першу розглядати в якості основи другої? Як було сказано вище, не лише можна , але й потрібно, бо будь-яке нове знання виникає не на пустому місці - для розвитку знання характерний принцип спадковості. Звичайно, новий, особливо революційний етап в розвитку знань пов'язаний із запереченням старого.

Однак діалектичне заперечення означає не формально-логічну несумісність (чи "так", чи "ні"), але й змістовний перегляд сталих уявлень, в ході якого ці представлення зберігаються, як говорив Гегель у "знятому" вигляді, тобто враховуються в їх практично обґрунтованому змісті. Виходить, що класична фізика служить не лише передумовою появи і розвитку фізики квантової, але й придатною "системою відліку" на фоні якої ми оцінюємо значення нових досягнень фізики, їх реальний вклад в наукову картину світу і в наукову методологію. Тут можна навести такий приклад.

Не виникає ніяких сумнівів у тому, що математичне відкриття неевклідових геометрій, а потім їх фізичне обґрунтування у теорії відносності було значним революційним кроком у розвитку наукової думки. Завдяки йому ми зрозуміли, що структура Всесвіту значно багатша структури нашого невеликого земного світу. Проте , живемо ми то на Землі, простір і час якої мають евклідову структуру. А нова теорія (теорія відносності) не перечить цьому і, крім того, її неевклідові конструкції можуть бути інтерпретовані в рамках моделі земної геометрії.

На кінець коротко вкажемо ті засоби діалектики, які використовують при аналізі основ квантової фізики, тобто її концепцій реальності, причинності, руху, простору і часу, логіки, а також класичних фізичних представлень (як однієї з основ квантової фізики). Цими засобами є, насамперед, діалектичне співвідношення між об'єктом і суб'єктом пізнання, теорією і дослідом, сутністю і явищем, змістом і формою, дійсністю і можливістю, необхідністю і випадковістю. Всі вони в сукупності дозволяють дати філософську оцінку розвитку квантово фізичного знання в загальному контексті розвитку фізики, намалювати, так сказати, "філософський портрет" цього знання.

Висновки. Людина і Всесвіт завжди були предметами, про які розмірковували філософи, але ці ж предмети вивчаються багатьма спеціальними науками, до яких відноситься і фізика. Філософія і фізика єдині також в тому, що вони є сферами діяльності однієї й тієї ж людини - людини як думаючої істоти.

В людському пізнанні світу беруть участь не тільки спеціально-наукові поняття фізики і математики, а й різні види матеріальної практики, представлення здорового глузду, філософськи - світоглядні твердження.

Тільки вся сукупність наук про людину і Всесвіт дозволяє зрозуміти феномен людини в усій його повноті. Тобто, говорячи про людину і про можливість існування «єдиної науки» про неї, ми не повинні забувати, що людина є частинкою Всесвіту, продуктом його розвитку.


14.12.2010

Провідні компанії та навчальні заклади Пропозиції здобуття освіти від провідних навчальних закладів України та закордону. Тільки найкращі вищі навчальні заклади, компанії, освітні курси, школи, агенції.

Щоб отримувати всі публікації
від сайту «Osvita.ua»
у Facebook — натисніть «Подобається»

Osvita.ua

Дякую,
не показуйте мені це!