149940 (732476), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Различные виды движения материи способны превращаться в друг друга. Такие превращения могут происходить или в пределах одной физической системы ( например, когда механическое движение превращается в тепловое ), или движение в одной системе может возбудить движение в других. Однако, при всех превращениях, движение не уничтожается и не возникает, т. е. абсолютно. Доказательством этого положения выступило открытие в физике закона сохранения энергии ( закона сохранения движения - в более широком смысле ). Но одновременно со своей абсолютностью, движение относительно, т.к. физические системы движутся относительно других физических систем. Доказательством этого положения выступает открытие принципа относительности Галилеем в 1636 г. Несмотря на то, что принцип относительности был открыт в XVII в.,он не применялся в классической физике только потому, что все существенные результаты в ней были получены раньше, чем было понято его значение. Но этот принцип оказался незаменимым в релятивистской физике, хотя играет одинаковую роль и в классической, и в релятивистской теории.
Вопрос об объективной реальности в квантовой физике.
Вопрос об объективности явлений открытых современной физикой можно проследить на примере квантовой механики.
Квантовая механика - физическая теория частиц и явлений атомного масштаба - покоится на открытии двуединой корпускулярно-волновой природы атомных объектов. С точки зрения диалектики, все это не вызывает никаких недоумений, ибо диалектика учит находить не противоречия, какие существуют в материальной действительности в движении и развитии, и отображать их в понятиях. В самом деле, законы квантовой механики отражают одновременно и корпускулярные, и волновые свойства движущегося вещества в отличие от законов классической механики, которые отражают движение вещества только в корпускулярном аспекте.Квантовые величины характеризуют не просто корпускулярную, но одновременно и волновую природу атомных процессов. Именно поэтому квантовые величины - суть величины особого рода и, в частности, не сводятся к классическим величинам, хотя последние используются при их определении, подобно тому, как скорость в классической механике не сводится к пути и времени, хотя без последних не определяется. Разумеется, квантовые величины связываются друг с другом по-иному нежели классические величины, что и демонстрируется, например, соотношением неопределенностей для импульса и координаты. Отображая объективные свойства атомов, соотношение неопределенностей позволяет находить новые факты об атомах ( например,применяя его к вопросу о составе атомного ядра, можно доказать, что в атомном ядре не может быть электронов ). Понятие квантового импульса, соотношение неопределенностей, как и вся квантовая механика, отражают строение и свойства материи на ее,так сказать, атомном уровне. Квантовая механика всем своим содержанием свидетельствует о новых гигантских успехах человеческого разума, о том, что человек прошел еще одну существенную ступень в своем познании и овладении законами природы. Эти взгляды на квантовую механику представлены отечественной наукой, а также учеными других стран: П. Ланжевен, Луи Вижье ( Франция), Д. Бом (Америка), Л. Яноши (Венгрия) и др.
Существуют, однако, и другие воззрения на квантовую механику, известные под названием "копенгагенской интерпритации", исходящей из идеалистической позиции. Ее представляют прежде всего Н. Бор и В. Гейзенберг - физики, создавшие вместе с Э.Шредингером и
П. Дираком квантовую механику. Суть "копенгагенской интерпритации" квантовой механики ( в изложении Бора и Гейзенберга ) сводится к следующему: сочетание волновых и корпускулярных понятий при описании атомных явлений недопустимо: уж слишком они противоречивы. Но, вместе с тем, необходимо осмыслить в понятиях физики те эксперементы, которые неопровержимо свидетельствуют о волновых и корпускулярных свойствах движущихся атомных объектов. Других понятий, описывающих атомные эксперементы, кроме понятий классической механики, нет. Чтобы применять без противоречий понятия классической механики, необходимо признать существующим принципиально неконтролируемое взаимодействие, между атомным объектом и прибором, которое ведет к тому, что в атомной области использование одного классического понятия ( например, импульса ) исключает другое ( координату ). С этой точки зрения понятие атома или его импульса существуют реально только при наблюдении атома прибором соответствующего класса. Развитие этих идей приводит к утверждению: если при описании поведения электронов пользоваться пространственно-временными понятиями, то обязателен отказ от причинности; если же пользоваться понятиями причинности, то столь же обязательно представлять электроны вне пространства и времени. Т. о., пространственно-временное описание и принципы причинности исключают друг друга и в этом смысле являются "дополнительными".
Руководствуясь концепцией дополнительности, Бор и Гейзенберг высказались за пересмотр в квантовой механике вопроса об объективной реальности, причинности и необходимости.
Вся суть в том, что "копенгагенская интерпретация" пытается решить неправильно ею же поставленную задачу: проследить за поведением атомного объекта, принципиально не выходя за рамки понятий классической механики. Когда же выясняется, что эта задача невыполнима, отрицательный результат такой попытки рассматривается не как необходимое следствие существования волновых свойств атомных объектов, а приписываются наличию некоторого "неконтролируемого взаимодействия" между объектом и прибором, т. е. наличию дополнительности. Но принципиальной неконтролируемости не существует - это доказали труды современных ученых-физиков. Теория принципиальной неконтролируемости и дополнительности есть лишь фантастическое отражение нераздельных корпускулярно-волновых свойств микрообъекта.
Проблема причинности.
Бор и Гейзенберг неправильно увидели в философском свете свои собственные достижения в науке. Это отразилось у них и на разборе проблемы причинности, которая в современных дискуссиях по квантовой механике занимает важнейшее место
"Копенгагенская интерпритация" именно потому, что она не признает объективной реальности, существующей независимо от наблюдения, приходит к заключению, что причинность - "неплодотворная и бессмысленная спекуляция", устарелое понятие, на смену которому пришло, мол, понятие дополнительности, что квантовая механика индетерминистична и т. д.
На самом деле квантовая механика чужда индетерминистическим концепциям. Всем своим научным содержанием она подтверждает научный материализм нашей эпохи.
Вместе с тем научный материализм указал квантовой механике выход из тупика индетерминизма на безграничные просторы познания закономерностей микроявлений.
Детерминизм, т.е. признание того, что все явления природы, необходимо закономерно, причинно связаны друг с другом, лежит в основе науки. Существующая в мире случайность представляет собой форму проявления необходимости и может быть правильно понята только в связи с необходимостью и на ее основе. Одну из форм всеобщей взаимозависимости явлений материального мира составляет причинность. История науки, в том числе физики и механики, как и вся общественная практика человека, приводит к выводу, что наши знание закономерных, необходимых, причинных связей явлений природы становится с развитием науки и практики все более глубоким и полным, преодолевая относительную ограниченность, свойственную науке на отдельных ее ступенях.
Квантовая механика дает великолепный материал для подтверждения этих положений. Открытие Гейзенбергом соотношения неопределенностей и Шредингером волнового уравнения, имеющего в квантовой механике такое же значение, как законы Ньютона в классической механике, открытие своеобразных статистических законов атомных явлений, о которых старая физика и не догадывалась, знаменовали собой прогресс в познании объективных закономерностей природы, дальнейшее углубление нашего знания объективных причинных связей. Объективные закономерные, причинные связи явлений не сводятся к тем причинным связям, которые выразила в своих уравнениях классическая механика; они бесконечно многообразнее и "удивительнее", чем это допускал механический материализм.
Для правильного ответа на филосовский вопрос о причинности, поставленный квантовой механикой, важно учесть следующее положение Ленина: "Казуальность, обычно нами понимаемая, есть лишь малая частичка всемирной связи6 но ... частичка не субъективной, а объективной реальной связи". ( 5,с. 136 )
Философские размышления о пространстве и времени.
Достижения физики XIX-XX вв. значительно повлияли на конкретные представления о смысле таких философских категорий, как пространство и время.
Современные физические представления о пространстве и времени разработаны теорией относительности; по сравнению с классической физикой - это новая ступень в познании физикой объективно-реальных пространств и времени. Теория относительности, созданная великим физиком нашей эпохи А. Эйнштейном, связала в высшем единстве классическую механику и электродинамику, и пересмотрела основные понятия и положения классической механики, относящиеся к длине и длительности, к массе, энергии, импульсу и т. д., подчинив их новым физическим понятиям и положениям, полнее и глубже отражающим движущуюся материю.
Для классической физики пространство и время были некими самостоятельными сущностями, причем пространство рассматривалось как простое вместилище тел, а время - как только длительность процессов; пространственно-временные понятия выступали как не связанные друг с другом. Теория относительности показала односторонность такого взгляда на пространство и время. Пространство и время органически связаны, и эта связь отражается в теории относительности, в математическом аппарате которой фигурируют так называемые четырехмерные пространственно-временные векторы и тензоры.Эта теория привела к выводам о зависимости ритма часов от состояния их движения, зависимости массы от скорости, о взаимозависимости между массой и энергией; все эти выводы широко подтверждены опытом.
В чем же состоят основные выводы теории относительности по данному вопросу? Специальная теория относительности, построения которой было завершено А. Эйнштейном в 1905 году, доказала, что в реальном физическом мире пространственные и временные интервалы меняются при переходе от одной системы отчета к другой. Старая физика считала, что если системы отсчета движутся равномерно и прямолинейно относительно друг друга (такое движение называется инерциальным), то пространственные интервалы ( расстояние между двумя ближними точками ), и временные интервалы ( длительность между двумя событиями ) не меняются.
Теория относительности эти представления опровергла, вернее, показала их ограниченную применимость. Оказалось, что только тогда, когда скорости движения малы по отношению к скорости света, можно приблизительно считать, что размеры тел и ход времени остаются одними и теми же, но когда речь идет о движениях со скоростями, близкими к скорости света, то изменение пространственных и временных интервалов становится заметным. При увеличении относительной скорости движения системы отсчета пространственные интервалы сокращаются, а временные растягиваются.
До создания теории относительности считалось, что объективность пространственно-временного описания гарантируется только тогда, когда при переходе от одной системы отсчета к другой сохраняются отдельно пространственные и отдельно временные интервалы. Теория относительности обобщила это положение. В зависимости от характера движения систем отсчета драг относительно друга происходят различные расщепления единого пространства-времени на отдельно пространственный и отдельно временной интервалы, но происходят таким образом, что изменение одного как бы компенсирует изменение другого. Получается, что расщепление на пространство и время, которое происходит по-разному при различных скоростях движения, осуществляется так, что пространственно-временной интервал, т.е. совместное пространство-время ( расстояние между двумя близлежащими точками пространства и времени ), всегда сохраняется, или, выражаясь научным языком, остается инвариантом. Тем самым специальная теория относительности раскрыла внутреннюю связь между собой пространства и времени как форм бытия материи. С другой стороны, поскольку само изменение пространственных и временных интервалов зависит от характера движения, то выяснилось, пространство и время определяются состояниями движущейся материи. Они таковы, какова движущаяся материя.
Идей специальной теории относительности получила дальнейшее развитие и конкретизацию в общей теории относительности, которая была создана Эйнштейном в 1916 г. В этой теории было показано, что геометрия пространства-времени определяется характером поля тяготения, которое в свою очередь, определено взаимным расположением тяготеющих масс. Вблизи больших тяготеющих масс происходит искривление пространства ( его отклонение от евклидовой метрики ) и замедление хода времени. Если мы зададим геометрию пространства-времени, то тем самым автоматически задается характер поля тяготения, и наоборот: если задан определенный характер поля тяготения, то автоматически задается характер пространства-времени. Здесь пространство, время, материя и движение оказываются ограниченно сплавленными между собой.
Пространство-время нашего мира имеет 4 измерения: три из них характеризуют пространство и одно - время. В истории философии и естествознания эти свойства пространства и времени не раз пытались объяснить но естествознание не располагало достаточными возможностями для этого, поэтому это положение было принято как опытный факт. Первый шаг в обосновании трехмерности пространства и одномерности времени был сделан австрийским физиком П. Эренфестом. Он показал, что трехмерность пространства является условием существования устойчивых связанных систем, состоящих из 2 тел. Впоследствии этот опыт был обобщен применительно к атомам и молекулам. Было показано, что только в трехмерном пространстве возможно образование электронных оболочек вокруг ядра, существование атомов, молекул и макротел.
Интересен еще один момент в размышлениях физики о философских категориях пространства и времени: относительный характер непрерывности и дискретности пространства и времени. Известно, что представления о непрерывности пространства и времени являются фундаментальными представлениями теоретической физики. Их истинность в рамках классической физики и теории относительности не подвергается сомнению.
Модель континуального пространства-времени, хорошо служившая в классической физике и теории относительности, оказывается слишком бедной для того, чтобы адекватно определить реальную структуру пространства, времени и движения на уровне микромира ( высокоэнергетических процессов ). Это проявляется не только в виде трудностей с расходимостями, возникающими в процессе квантоэлектродинамических расчетов, но и в необходимости на основании классической модели симметрии пространства-времени объяснить новые законы сохранения, открытые физикой элементарной частиц ( сохранение барионного и лептонного зарядов и др.).
В связи с этими трудностями значительное распространение получили концепции, отвергающие необходимость использования представлений о непрерывности пространства и времени в физическом описании. Одно из направлений развития релятивистской квантовой физики, идет по пути отказа от рассмотрения пространственно-временного аспекта физической реальности ( теория матрицы рассеяния ). В связи с этим имели место утверждения о том, что пространство и время носит макроскопический характер, а для физики микромира реальность пространства и времени вообще отрицается. Более широкую поддержку со стороны физиков и философов получила концепция дискретного пространства-времени. Но несмотря на отдельные успехи использование гипотезы дискретного пространства-времени не привело пока, к согласованию физических принципов теории относительности и квантовой механики. На основании эксперементальных данных по рассеянию элементарных частиц можно сказать, что для интервалов 10-15 - 10-16 см пространство является непрерывным. Т.о., создалась действительная ситуация, которая свидетельствует о необходимости методологического анализа устоявшихся физических представлений о структуре пространства и времени. Трудности развития физики элементарных частиц говорят, по-видимому, о том, что модель континуального пространства-времени является идеализацией структуры реального пространства-времени. Она определенно недостаточна для полноты описания объектов микромира. Вместе с тем и гипотеза только дискретного пространства и времени не приводит к желанной полноте. Модель дискретного пространства-времени также является идеализацией.
Т.о., решение проблемы, видимо, может быть получено на основании утверждения о необходимой взаимосвязи непрерывного и дискретного. Впервые это утверждение высказал Гегель. А В.И.Ленин указал, кроме того, на материальное основание этого единства. Он сказал, что движение есть единство непрерывности ( времени и пространства ) и прерывности ( времени и пространства ). Из положения о единстве прерывного и непрерывного следует задача философского анализа: выяснение и исследование различных конкретных форм этого единства.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
