Дисертация (Философско-методологический анализ эволюции понятия «пространство-время» в физике XX века), страница 14

Однаковсе способы описания – классический, релятивистский и квантовый – имеютодну общую для них физическую идею – концепцию относительности. Вчастности,квантовыйспособописаниязатрагиваетпониманиеотносительности при рассмотрении средств наблюдения и принципадополнительности.Теоретическое описание пространства и времени не обходится безматематического аппарата. Так, возникшие идеи непрерывности, раскрытыематематическими операциями, заложили основу понимания пространства кактрёхмерного континуума с заданной евклидовой метрикой.

В научномисследовании введённая неопределённость представлений о пространстве вмикромире выявила законы движения микрообъектов как элементов72неопределённостиописанияквантово-механическихсистем.Согласнопринципу неопределённости, в микромире отсутствует необходимостьчёткого определения мгновенных явлений и точечных протяжённостейпроцессов.

Так как продолжительность микропроцесса и размеры самогомикрообъекта никогда не превращаются в ноль. Даже при очень маленькихпространственныхивременныхпромежуткахвозможнораскрытиефизического смысла при математическом описании пространственновременного движения; тем самым математические уравнения переносятхарактер процессов из опытной области в теоретическое описаниеисследования.В связи с этим возникает необходимость введения в процессисследования идеи квантования пространства и времени микромира какмодели принципиально отличных от непрерывных пространства и времени вмакромире.Квантоваяфизикавводитэлементарнуюдлину(аналогдемокритовского амера) и хронон (минимальный интервал времени). Врезультате чего появляется возможность реализовать процесс соотнесения вмакромире разделённых физических величин с непрерывным пространствоми временем. Возникает процесс сравнения пространства-времени микромираи макромира, что и послужило существенным толчком внедрения в научноеисследование концепта пространства-времени со своими универсальнымисвойствами пространства-времени, проявляющимися в микромире.

Далее, вклассическойфизикепонятиенеопределённостивпервыевозниклосовершенно случайно без какого-либо научного задела; можно сказать, чтопоявилось первоначально в результате незнания точных закономерностей.При неклассическом описании понятие неопределённости приобрело статуснеобходимого элемента при изучении сущности объектов, состояний иявлений. В ходе чего отпадает зависимость в таких классическихсоотношениях, как «определённость – необходимость» и «неопределённость– случайность». Происходит процесс их замены категориальными связями.Понятия«необходимость»,«случайность»,«определённость»,73«неопределённость» образуют структурированный единый понятийныйаппарат с не простыми обратными связями.В неклассической физике понятие неопределённости рассматриваетсяпри исследовании процессов, протекающих в пространстве и времени.Данное понятие задаёт необходимость внедрения в теорию неклассическихмыслей, идей и доказательной базы средствами математических расчётов, вчастности таких, как метод фазового пространства, теория множеств,функции распределения, неоднозначные функции и других.

В области жеисследованийфизическихпроцессовмикромира,используютнеопределённости представлений о пространстве, вызывающие различныеотклонения от научных представлений, зафиксированные в протекающихфизических процессах. Это может означать, что в неклассическойфизической модели исследования неопределённость получает положениефундаментальной, неотделимой от научного описания физических систем, истановится закономерной и неизбежной составляющей понимания концептапространства-времени.Неопределённость – одно из базовых употребляемых в физике ифилософии понятий. Это связано с изменением научного взгляда на объектпознания и познавательный процесс. Достаточно долго считалось, что впроцессе познания чётко определяется объект самого познания, не зависимоот воздействия, оказываемого на него субъектом.

Однако сформулированныеВ. Гейзенбергом (1901‒1976) соотношения неопределённостей в квантовоймеханике меняет данное представление. С этого времени актуальностьполучает проблема иного характера, а именно, перестановки важныхсоставляющих в отношениях субъекта и объекта познания. Корпускулярноволновой дуализм физики микромира удаляет границу между понятиямивеществаиизлучения,неопределённостьючтокритерийвсвоюважностиочередьиустанавливаетактуальностинаучнойзаифилософской проблемы.74Становление и развитие квантовой теории привело к изменениюклассических представлений о структуре материи, движении, причинности,пространстве, времени, характере познания и так далее, что способствовалопреобразованию картинымира. Так какпонятия пространственныхкоординат и времени, с помощью которых описывается пространственновременная кинематическая картина процессов, а также понятия энергии иимпульса, образующие динамическую картину процессов, применяются и вквантовой области.

Такое совместное использование кинематических(пространственно-временных) и динамических (импульсно-энергетических)характеристик процессов не исключается, а взаимно дополняется, создавая –импульсно-энергетическую и пространственно-временную формы описания.Но в данном случае общепринятая система идей «корпускула-волна»рассматривается исключительно в пространственно-временном аспекте.Пространственно-временноепредставлениеипроцессизученияпричинности, должны определяться как дополнительные, но исключающиедругие черты описания: для относительно завершенного процесса пониманияи характеристики квантово-механических явлений необходимо применятьдва взаимно независимых «пакета» классических понятий, общность которыхвыделяет значительную информацию об этих явлениях как об имеющихграницу восприятия и представляющих собой единое целое.

Здесь подтермином «дополнительность» рассматривается взаимное исключение всякихдвухэкспериментальныхдействий,которыенепозволяютдатьокончательное определение двух взаимно дополнительных физическихвеличин, тем самым как бы высвобождая область для новых физическихзаконов [70, c. 8]. Появление новейших мыслей и утверждений зародилодискуссию в квантовой физике и философии. Расхождения начинаются вфилософскойинтерпретациинеопределённостичеловеческогосвязанапознания,квантовыхскактакимизаконов,когдадействующимипредсказаниеипроблеманаправлениямипрогнозирование,75характеризующихсянеопределённостьювсвязиспринципиальнойслучайностью и вероятностью.Соотношения неопределённостей ограничивают (с точки зренияточностииоднозначности)корпускулярноепредставление,какокинематических, так и о динамических переменных частицы.

При этомпринцип дополнительности не выделяет ни одну из сторон корпускулярноволнового дуализма; он характеризует и волновое представление, икорпускулярное. Соотношения неопределённостей – это применение болееобщего принципа дополнительности временных и динамических переменных– положения, времени, импульса и энергии – в случае частиц, обладающих всущественной мере волновыми свойствами [Там же, c. 11]. В квантовоймеханикемикрообъектумакроприбор,измеряющийизмеренияобъект,противостоитасамодействиеизмерительныймикрообъектанаправлено на прибор. Это тесное взаимодействие и задаёт измерение,которое по самой своей природе означает изменение объекта. Таким образом,соотношения неопределённостей Гейзенберга образуют важный компонентметодологического, философского и естественнонаучного изменений знаниясложившегося в первой половины ХХ века.Изучая и анализируя различные способы измерения положения иимпульса частицы, В.

Гейзенберг пришёл к следующему. Положениечастицы может быть в принципе измерено путем её взаимодействия(столкновения)с фотонами. Но, так как фотоны являются носителямиимпульса и энергии, то они способны передавать их частице, вследствие чегоимпульс и энергия частицы становятся в какой-то мере неопределёнными.Условия, необходимые и достаточные для точного измерения положениячастицы (малая длина волны), не подходят для точного измерения еёимпульса (большая отдача при столкновении с фотонами), и наоборот,условия достаточные для измерения импульса, не подходят для измеренияположениячастицы.Поэтомуполученныйрезультатбылвыведенколичественно в виде неравенств Гейзенберга, к которым относится и76соотношение, связывающее неопределённость в изменении энергии частицыи неопределённость в моменте времени, когда это изменение произошло. Поэтому поводу Н.

Бор утверждал, что акт переноса энергии не может бытьточно локализован во времени.Смысл неравенств Гейзенберга очевиден: если увеличивается точностьизмерения компоненты импульса, соответственно уменьшается точностьизмерения координаты и, наоборот [39, c. 10]. При этом Гейзенбергруководствовался идеей прерывности явлений природы. Но в дополнении кней он использовал идею необходимости сочетания прерывности инепрерывности с использованием наблюдаемых величин в соотнесенности сзаконамиприроды.ГейзенбергавходятФактическивеличинывсоотношенияобъективнонеопределённостейприсущихмикрообъектунеопределённостей в значениях координаты и импульса. Иными словами,микрообъект по самой своей природе никогда не может находиться в такомсостоянии, в котором он одновременно обладал бы строго определённымиимпульсом и координатой.Гейзенберг указал на то, что у полученных данных о состоянии атомнойсистемы всегда присутствует некоторая «неопределённость»; он такжевыделил тот факт, что перестановочное соотношение накладывает взаимноеограничение на точность, с которой могут быть фиксированы двесопряжённые переменные – обобщённые координата и импульс.

Этисоотношения неопределённостей указывают на тесную связь междупринятым в квантовой механике статистическим способом описания ифактическими измерительными возможностями [69, c. 59‒60]. То естьфизический смысл соотношений неопределённостей состоит в том, что несуществуетвозможностиединовременногоопределениязначениякоординаты и импульса частицы; не существует возможности в одно и то жевремя чётко задать два параметра – координату и скорость; невозможноодновременно уловить местоположение частицы, её направление движения, атакже быстроту передвижения. Одновременное измерение координаты и77импульса представляет собой совместное взаимодействие с объектом двухприборов, обязательно один из которых измеряет координату, другой –импульс [61]. То есть соотношения неопределённостей есть выражениеневозможности наблюдать микромир в классическом смысле, то есть, ненарушая его.